Dehydrogenaza NADH

Struktura dehydrogenazy NADH
Kompleks I

Dehydrogenaza NADH, oksydoreduktaza NADH-ubichinon, kompleks I łańcucha oddechowego (EC 1.6.5.3) – jest to enzym obecny w wewnętrznej błonie mitochondrów eukariotów oraz błonach komórkowych prokariotów. Rozpoczyna szereg reakcji określanych jako łańcuch oddechowy poprzez utlenianie NADH przy jednoczesnej redukcji ubichinonu obecnego w błonie. Przeniesieniu dwóch elektronów pobranych z NADH na ubichinon prowadzi do powstania ubichinolu, jednocześnie cztery protony przez kompleks przenoszone są na zewnętrzną stronę błony białkowo-lipidowej.

NADH + H+ + CoQ + 4H+wew. → NAD+ + CoQH2 + 4H+zew.

Różnica stężeń jonów H+ oraz różnica ładunków powstająca w wyniku przenoszenia protonów określana jako gradient elektrochemiczny jest wykorzystywana przez syntazę ATP do syntezy kluczowego w energetyce komórki związku – ATP. Dehydrogenaza NADH odpowiedzialna jest za wytworzenie około 40% gradientu protonów powstającego w wyniku działania łańcucha oddechowego[1].

W mitochondriach ssaków dehydrogenaza NADH jest dużym kompleksem błonowym, składającym się z 45 różnych podjednostek. Podejrzewa się także istnienie podjednostki 46. Masa całego kompleksu I przekracza 1000 kDa[2]. U prokariotów enzym składa się z zaledwie z 14 różnych podjednostek o łącznej masie 550 kDa[3]. Zarówno mitochondrialny, jak i prokariotyczny kompleks ma kształt litery L z jednym ramieniem osadzonym w błonie a drugim wystającym po stronie macierzy mitochondrialnej lub cytoplazmy u bakterii[4][5][6]. W skład kompleksu wchodzi mononukleotyd flawinowy (FMN), który odbiera elektrony z NADH oraz osiem lub dziewięć centrów żelazo-siarkowych[7].

Z niedoborem lub niewłaściwym działaniem dehydrogenazy NADH związane są choroby układu nerwowego człowieka takie jak dziedziczna neuropatia nerwu wzrokowego Lebera i choroba Parkinsona[8].

Stosowanym podczas badań nad dehydrogenazą NADH inhibitorem jest rotenon blokujący miejsce przyłączania ubichinonu do kompleksu[9][10].

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Numer EC 1.6.5.3 w bazie Enzyme nomenclature database - Dehydrogenaza NADH

Przypisy

  1. ↑ Hinchliffe P., Sazanov LA. Organization of iron-sulfur clusters in respiratory complex I. „Science”. 309 (5735), s. 771–4, lipiec 2005. DOI: 10.1126/science.1113988. PMID: 16051796. 
  2. ↑ Carroll J., Fearnley IM., Skehel JM., Shannon RJ., Hirst J., Walker JE. Bovine complex I is a complex of 45 different subunits. „The Journal of Biological Chemistry”. 281 (43), s. 32724–7, październik 2006. DOI: 10.1074/jbc.M607135200. PMID: 16950771. 
  3. ↑ Sazanov LA., Hinchliffe P. Structure of the hydrophilic domain of respiratory complex I from Thermus thermophilus. „Science”. 311 (5766), s. 1430–6, marzec 2006. DOI: 10.1126/science.1123809. PMID: 16469879. 
  4. ↑ Grigorieff N. Three-dimensional structure of bovine NADH:ubiquinone oxidoreductase (complex I) at 22 A in ice. „Journal of Molecular Biology”. 277 (5), s. 1033–46, kwiecień 1998. DOI: 10.1006/jmbi.1998.1668. PMID: 9571020. 
  5. ↑ Peng G., Fritzsch G., Zickermann V., Schägger H., Mentele R., Lottspeich F., Bostina M., Radermacher M., Huber R., Stetter KO., Michel H. Isolation, characterization and electron microscopic single particle analysis of the NADH:ubiquinone oxidoreductase (complex I) from the hyperthermophilic eubacterium Aquifex aeolicus. „Biochemistry”. 42 (10), s. 3032–9, marzec 2003. DOI: 10.1021/bi026876v. PMID: 12627969. 
  6. ↑ Guénebaut V., Schlitt A., Weiss H., Leonard K., Friedrich T. Consistent structure between bacterial and mitochondrial NADH:ubiquinone oxidoreductase (complex I). „Journal of Molecular Biology”. 276 (1), s. 105–12, luty 1998. DOI: 10.1006/jmbi.1997.1518. PMID: 9514725. 
  7. ↑ Ohnishi T. Iron-sulfur clusters/semiquinones in complex I. „Biochimica et Biophysica Acta”. 1364 (2), s. 186–206, maj 1998. PMID: 9593887. 
  8. ↑ Schapira AH. Human complex I defects in neurodegenerative diseases. „Biochimica et Biophysica Acta”. 1364 (2), s. 261–70, maj 1998. PMID: 9593927. 
  9. ↑ Ichimaru N., Murai M., Kakutani N., Kako J., Ishihara A., Nakagawa Y., Nishioka T., Yagi T., Miyoshi H. Synthesis and characterization of new piperazine-type inhibitors for mitochondrial NADH-ubiquinone oxidoreductase (complex I). „Biochemistry”. 47 (40), s. 10816–26, październik 2008. DOI: 10.1021/bi8010362. PMID: 18781777. 
  10. ↑ Ueno H., Miyoshi H., Ebisui K., Iwamura H. Comparison of the inhibitory action of natural rotenone and its stereoisomers with various NADH-ubiquinone reductases. „European Journal of Biochemistry”. 225 (1), s. 411–7, październik 1994. PMID: 7925463. 

Media użyte na tej stronie

Complex I pl.svg
Schematic diagram of electron transport in complex I (NADH dehydrogenase) of the mitochondrial electron transport chain.