Cytokrom c-familjen
Cytokromer c (cytc , c-typ cytokromer) cytokromer , eller hem -innehållande proteiner , som har hem C kovalent fäst till peptidryggraden via en eller två tioeterbindningar . Dessa bindningar är i de flesta fall en del av ett specifikt Cys -XX-Cys- His (CXXCH) bindande motiv , där X betecknar en diverse aminosyra . Två tioeterbindningar av cysteinrester binder till vinylsidokedjorna i hem, och histidinresten koordinerar ett axiellt bindningsställe för hemjärnet . Mindre vanliga bindningsmotiv kan inkludera en enda tioeterbindning, ett lysin eller ett metionin istället för det axiella histidinet eller ett CXnCH- bindande motiv med n>2. Järnets andra axiella ställe kan koordineras av aminosyror i proteinet, substratmolekyler eller vatten . Cytokromer c har ett brett utbud av egenskaper och fungerar som elektronöverföringsproteiner eller katalyserar kemiska reaktioner som involverar redoxprocesser. En framträdande medlem av denna familj är mitokondriell cytokrom c .
Klassificering
| Cytokrom c (klass I) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Struktur av cytokrom c 2 från Rhodopseudomonas viridis (; ).
| |||||||||
| Identifierare | |||||||||
| Symbol | Cytochrom_C | ||||||||
| Pfam | PF00034 | ||||||||
| InterPro | IPR009056 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00169 | ||||||||
| SCOP2 | 1cry / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| OPM superfamilj | 71 | ||||||||
| OPM-protein | 1 timme | ||||||||
| Membran | 210 | ||||||||
| |||||||||
| Cytokrom c (Klass II) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Atomstruktur av ett cytokrom c med en ovanlig ligandkontrollerad dimerdissociation vid en upplösning på 1,8 Ångström ( ; ).
| |||||||||
| Identifierare | |||||||||
| Symbol | Cytokrom_C_2 | ||||||||
| Pfam | PF01322 | ||||||||
| InterPro | IPR002321 | ||||||||
| PROSITE | PDOC00169 | ||||||||
| SCOP2 | 1cgo / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
| Högmolekylär cytokrom c (klass III) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Struktur av 16-hem cytokrom c Hmc från Desulfovibrio vulgaris hildenborough (; ).
| |||||||||
| Identifierare | |||||||||
| Symbol | Cytochrom_CIII | ||||||||
| Pfam | PF02085 | ||||||||
| Pfam klan | CL0317 | ||||||||
| InterPro | IPR020942 | ||||||||
| SCOP2 | 2cdv / SCOPe / SUPFAM | ||||||||
| CDD | cd08168 | ||||||||
| |||||||||
Cytokrom c -proteiner kan delas in i fyra klasser baserat på deras storlek, antal hemgrupper och reduktionspotentialer:
Klass I
Små lösliga cytokrom c- proteiner med en molekylvikt på 8-12 kDa och en enda hemgrupp tillhör klass I. Den inkluderar den lågspinnande lösliga cytC från mitokondrier och bakterier, med hem-fäststället beläget mot N -terminalen , och den sjätte liganden tillhandahållen av en metioninrest cirka 40 rester längre fram mot C-terminalen. Den typiska klass I-vecken innehåller fem α-helixar . På basis av sekvenslikhet underdelades klass I cytC ytterligare i fem klasser, IA till IE. Klass IB inkluderar den eukaryota mitokondriella cyt c och prokaryota " korta " cyt c2 exemplifierade av Rhodopila globiformis cyt c2 ; klass IA inkluderar "lång" cyt c 2 , såsom Rhodospirillum rubrum cyt c 2 och Aquaspirillum itersonii cyt c 550 , som har flera extra loopar i jämförelse med klass IB cyt c .
Den kopplade InterPro-posten representerar mono-hem cytokrom c-proteiner (exklusive cytokromer av klass II och f-typ), såsom cytokromerna c, c1, c2, c5, c555, c550-c553, c556, c6 och cbb3 . Dihaem cytokrom c ( InterPro : IPR018588 ) är proteiner med ett klass I-kluster och ett unikt kluster.
Underklasser
- Cytokrom c, klass IA/IB InterPro : IPR002327
- Cytokrom c, klass IC InterPro : IPR008168
- Cytokrom c, klass ID InterPro : IPR002324
- Cytokrom c, klass IE InterPro : IPR002323
Klass II
Hemgruppen i klass II cytokrom c- proteiner är fäst vid ett C-terminalt bindningsmotiv. Det strukturella vecket av cytokromer av klass II c -typ innehåller ett fyra a-helixknippe med den kovalent fästa hemgruppen i sin kärna. Representanter för klass II är högspin-cytokrom c ' och ett antal lågspin-cytokromer c , t.ex. cyt c 556 . Cyt c ' kan binda sådana ligander som CO , NO eller CN - , om än med hastighets- och jämviktskonstanter som är 100 till 1 000 000 gånger mindre än andra högspin hemeproteiner . Detta, tillsammans med dess relativt låga redoxpotential , gör det osannolikt att cyt c ' är ett terminalt oxidas . Således fungerar cyt c ' troligen som ett elektronöverföringsprotein . 3D-strukturerna för ett antal cyt c ' har bestämts som visar att proteinerna vanligtvis existerar som en dimer . Chromatium vinosum cyt c ' uppvisar dimerdissociation vid ligandbindning .
Klass III
Proteiner som innehåller flera kovalent bundna hemgrupper med låg redoxpotential ingår i klass III. Hem C- grupperna, alla bis-histidinylkoordinerade, är strukturellt och funktionellt icke-ekvivalenta och uppvisar olika redoxpotentialer i intervallet 0 till -400 mV. Medlemmar av denna klass är t.ex. cytokrom c 7 (trihem), cytokrom c 3 (tetrahem) och högmolekylärt cytokrom c (Hmc), innehållande 16 hemgrupper med endast 30-40 rester per hemgrupp. 3D- strukturerna för ett antal cyt c3 - proteiner har bestämts. Proteinerna består av 4-5 α-helixar och 2 β-sheets lindade runt en kompakt kärna av fyra icke-parallella hemer, som ger en relativt hög grad av exponering för lösningsmedlet . Den övergripande proteinarkitekturen, hemplansorienteringarna och järn-järnavstånden är mycket bevarade.
Ett exempel är det fotosyntetiska reaktionscentret för Rhodopseudomonas viridis som innehåller en tetrahem cytokrom c subenhet.
Klass IV
Enligt Ambler (1991) tillhör cytokrom c -proteiner som innehåller andra protesgrupper förutom hem C, såsom flavocytokromer c (sulfiddehydrogenas) och cytokrom cd 1 (nitritreduktas) klass IV. Eftersom denna gruppering är mer relaterad till hur hemgruppen används istället för hur domänerna själva ser ut, tenderar proteiner som placeras i denna grupp att vara utspridda i andra i bioinformatiska grupperingar.
Biogenes
Bindningen av hemgruppen är fysiskt separerad från proteinbiosyntesen . Proteiner syntetiseras i cytoplasman och det endoplasmatiska retikulumet , medan mognaden av cytokrom c sker i periplasman hos prokaryoter , mitokondriernas intermembranrum eller kloroplasternas stroma . Flera biokemiska vägar har upptäckts som skiljer sig åt beroende på organism.
System I
Kallas även cytokrom c- mognad (ccm) och finns i Pseudomonadota , växtmitokondrier, vissa protozoala mitokondrier, deinococci och archaea . Ccm omfattar minst åtta membranproteiner (CcmABCDEFGH) som behövs för elektronöverföring till hemgruppen, apo-cytokromhantering och fästning av hemen till apo-cytokromen. Ett ABC-transportörliknande komplex bildat av CcmA2 BCD fäster en hemgrupp till CcmE med användning av ATP . CcmE transporterar hemet till CcmF där bindningen till apo-cytokromen sker. Transport av apoproteinet från cytoplasman till periplasman sker via Sec-translokationssystemet . CcmH används av systemet för att känna igen apo-cytokromen och dirigera den till CcmF.
System II
Cytokromer c i kloroplaster , grampositiva bakterier, cyanobakterier och vissa Pseudomonadota produceras av cytokrom c -syntessystemet (ccs). Den är sammansatt av två membranproteiner CcsB och CcsA. CcsBA-proteinkomplexet föreslogs fungera som en hemtransportör under bindningsprocessen. I vissa organismer som Helicobacter hepaticus finns båda proteinerna som ett sammansmält enskilt protein. Apoproteintransport sker också via Sec-translokonet.
System III
Svamp- , ryggrads- och ryggradslösa mitokondrier producerar cytokrom c -proteiner med ett enda enzym som kallas HCCS ( holocytokrom c-syntas ) eller cytokrom -c heme-lyas (CCHL). Proteinet är fäst vid det inre membranet av intermembranutrymmet. cytokrom c1 av separata hemlyaser, CCHL respektive CC1HL. organismer , såsom Saccharomyces cerevisiae , syntetiseras cytokrom c och I Homo sapiens används en enda HCCS för biosyntesen av båda cytokrom c -proteinerna.
System IV
Fyra membranproteiner är nödvändiga för att fästa en hem i cytokrom b 6 . En stor skillnad mot system I-III är att hembindningen sker på motsatt sida av lipiddubbelskiktet jämfört med de andra systemen.