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Subunidad 2 del citocromo c oxidasa

Localización del gen MT-CO2 en el genoma mitocondrial humano. MT-CO2 es uno de los tres genes mitocondriales de la subunidad del citocromo c oxidasa (cuadros naranjas).

La citocromo c oxidasa II es una proteína en eucariotas que está codificada por el gen MT-CO2 . [5] La subunidad II del citocromo c oxidasa, abreviada COXII , COX2 , COII o MT-CO2 , es la segunda subunidad de la citocromo c oxidasa . También es una de las tres subunidades codificadas por el ADN mitocondrial (ADNmt) ( MT-CO1 , MT-CO2, MT-CO3 ) del complejo respiratorio IV .

Estructura

En los seres humanos, el gen MT-CO2 se encuentra en el brazo p del ADN mitocondrial en la posición 12 y abarca 683 pares de bases. [5] El gen MT-CO2 produce una proteína de 25,6 kDa compuesta por 227 aminoácidos . [6] [7] MT-CO2 es una subunidad de la enzima Citocromo c oxidasa ( EC 1.9.3.1) [8] [9] (Complejo IV), un complejo enzimático oligomérico de la cadena respiratoria mitocondrial implicado en la transferencia de electrones del citocromo c al oxígeno . En los eucariotas este complejo enzimático se localiza en la membrana interna mitocondrial ; en los procariotas aeróbicos se encuentra en la membrana plasmática . El complejo enzimático consta de 3-4 subunidades ( procariotas ) y hasta 13 polipéptidos (mamíferos). El dominio N-terminal de la citocromo C oxidasa contiene dos hélices alfa transmembrana. [9] [8] Se sabe que la estructura del MT-CO2 contiene un centro redox y un centro binuclear de cobre A (CuA) . El CuA está ubicado en un bucle de cisteína conservado en las posiciones de aminoácidos 196 y 200 y en la histidina conservada en 204. Varios MT-CO2 bacterianos tienen una extensión C-terminal que contiene un hemo c unido covalentemente. [10] [11]

Función

El gen MT-CO2 codifica la segunda subunidad de la citocromo c oxidasa (complejo IV), un componente de la cadena respiratoria mitocondrial que cataliza la reducción de oxígeno a agua . MT-CO2 es una de las tres subunidades responsables de la formación del núcleo funcional de la citocromo c oxidasa . MT-CO2 juega un papel esencial en la transferencia de electrones desde el citocromo c al centro bimetálico de la subunidad catalítica 1 mediante la utilización de su centro binuclear de cobre A. Contiene dos regiones transmembrana adyacentes en su extremo N y la mayor parte de la proteína está expuesta al espacio intermembrana periplásmico o mitocondrial , respectivamente. El MT-CO2 proporciona el sitio de unión al sustrato y contiene el centro A binuclear de cobre , probablemente el principal aceptor de la citocromo c oxidasa. [12] [13] [5]

Significación clínica

Deficiencia del complejo IV mitocondrial

Las variantes de MT-CO2 se han asociado con la deficiencia del complejo IV mitocondrial , una deficiencia en un complejo enzimático de la cadena respiratoria mitocondrial que cataliza la oxidación del citocromo c utilizando oxígeno molecular . [14] La deficiencia se caracteriza por fenotipos heterogéneos que van desde miopatía aislada hasta enfermedad multisistémica grave que afecta a varios tejidos y órganos. Otras manifestaciones clínicas incluyen miocardiopatía hipertrófica , hepatomegalia y disfunción hepática , hipotonía , debilidad muscular , intolerancia al ejercicio , discapacidad del desarrollo , retraso en el desarrollo motor y retraso mental . [15] También se sabe que las mutaciones de MT-CO2 causan la enfermedad de Leigh , que puede ser causada por una anomalía o deficiencia de la citocromo oxidasa . [9] [8]

Se ha encontrado una amplia gama de síntomas en pacientes con mutaciones patógenas en el gen MT-CO2 con deficiencia del complejo IV mitocondrial . Se ha descubierto que una mutación por deleción de un solo nucleótido (7630delT) en el gen causa síntomas de afasia reversible, hemiparesia derecha , hemianopsia , intolerancia al ejercicio , deterioro mental progresivo y baja estatura . [16] Además, un paciente con una mutación sin sentido (7896G>A) del gen resultó en fenotipos como baja estatura , bajo peso , microcefalia , anomalías de la piel , hipotonía severa y reflejos normales . [17] Una nueva mutación heteroplasmática (7587T>C) que alteró el codón de iniciación del gen MT-CO2 en pacientes ha mostrado manifestaciones clínicas como ataxia progresiva de la marcha , deterioro cognitivo , atrofia óptica bilateral , retinopatía pigmentaria y disminución de la visión de los colores. y atrofia muscular distal leve . [18]

Otros

La miopatía juvenil , la encefalopatía , la acidosis láctica y el accidente cerebrovascular también se han asociado con mutaciones en el gen MT-CO2 . [5]

Interacciones

Se sabe que el MT-CO2 interactúa con el citocromo c mediante la utilización de un anillo de lisina alrededor del borde hemo que contiene carboxilo del citocromo c en el MT-CO2, incluido el glutamato 129, el aspartato 132 y el glutamato 19.

Referencias

  1. ^ abc GRCh38: Ensembl lanzamiento 89: ENSG00000198712 - Ensembl , mayo de 2017
  2. ^ abc GRCm38: Ensembl lanzamiento 89: ENSMUSG00000064354 - Ensembl , mayo de 2017
  3. ^ "Referencia humana de PubMed:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  4. ^ "Referencia de PubMed del ratón:". Centro Nacional de Información Biotecnológica, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
  5. ^ abcd "Entrez Gene: subunidad II de la citocromo c oxidasa COX2".Dominio publicoEste artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
  6. ^ Zong NC, Li H, Li H, Lam MP, Jiménez RC, Kim CS, Deng N, Kim AK, Choi JH, Zelaya I, Liem D, Meyer D, Odeberg J, Fang C, Lu HJ, Xu T, Weiss J, Duan H, Uhlen M, Yates JR, Apweiler R, Ge J, Hermjakob H, Ping P (octubre de 2013). "Integración de la biología y la medicina del proteoma cardíaco mediante una base de conocimientos especializada". Investigación de circulación . 113 (9): 1043–53. doi :10.1161/CIRCRESAHA.113.301151. PMC 4076475 . PMID  23965338. 
  7. ^ "Subunidad 2 del citocromo c oxidasa". Base de conocimientos del Atlas de proteínas orgánulos cardíacas (COPaKB) .[ enlace muerto permanente ]
  8. ^ abc Capaldi RA, Malatesta F, Darley-Usmar VM (julio de 1983). "Estructura de la citocromo c oxidasa". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Reseñas sobre Bioenergética . 726 (2): 135–48. doi :10.1016/0304-4173(83)90003-4. PMID  6307356.
  9. ^ abc García-Horsman JA, Barquera B, Rumbley J, Ma J, Gennis RB (septiembre de 1994). "La superfamilia de oxidasas respiratorias hemo-cobre". Revista de Bacteriología . 176 (18): 5587–600. doi :10.1128/jb.176.18.5587-5600.1994. PMC 196760 . PMID  8083153. 
  10. ^ Capaldi RA (1990). "Estructura y función de la citocromo c oxidasa". Revista Anual de Bioquímica . 59 : 569–96. doi : 10.1146/annurev.bi.59.070190.003033. PMID  2165384.
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  12. ^ "MT-CO2 - Subunidad 2 del citocromo c oxidasa - Homo sapiens (humano) - Gen y proteína MT-CO2" . Consultado el 7 de agosto de 2018 . Este artículo incorpora texto disponible bajo la licencia CC BY 4.0.
  13. ^ "UniProt: la base de conocimientos universal sobre proteínas". Investigación de ácidos nucleicos . 45 (D1): D158-D169. Enero de 2017. doi :10.1093/nar/gkw1099. PMC 5210571 . PMID  27899622. 
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  15. ^ "Deficiencia del complejo IV mitocondrial". www.uniprot.org .
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  17. ^ Campos Y, García-Redondo A, Fernández-Moreno MA, Martínez-Pardo M, Goda G, Rubio JC, Martín MA, del Hoyo P, Cabello A, Bornstein B, Garesse R, Arenas J (septiembre de 2001). "Trastorno mitocondrial multisistémico de aparición temprana causado por una mutación sin sentido en el gen de la citocromo C oxidasa II del ADN mitocondrial". Anales de Neurología . 50 (3): 409–13. doi :10.1002/ana.1141. PMID  11558799. S2CID  23891106.
  18. ^ Clark KM, Taylor RW, Johnson MA, Chinnery PF, Chrzanowska-Lightowlers ZM, Andrews RM, Nelson IP, Wood NW, Lamont PJ, Hanna MG, Lightowlers RN, Turnbull DM (mayo de 1999). "Una mutación del ADNmt en el codón de iniciación del gen de la subunidad II del citocromo C oxidasa da como resultado niveles más bajos de la proteína y una encefalomiopatía mitocondrial". Revista Estadounidense de Genética Humana . 64 (5): 1330–9. doi :10.1086/302361. PMC 1377869 . PMID  10205264. 

Otras lecturas

Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de Estados Unidos , que se encuentra en el dominio público .