La citocromo c peroxidasa , o CCP , es una enzima que contiene hemo soluble en agua de la familia de las peroxidasas que toma equivalentes reductores del citocromo c y reduce el peróxido de hidrógeno a agua:
El CCP puede derivarse de cepas de levadura cultivadas aeróbicamente y puede aislarse tanto en forma nativa como recombinante con alto rendimiento a partir de Saccharomyces cerevisiae . La función principal de la enzima es eliminar las moléculas radicales tóxicas producidas por la célula que son perjudiciales para los sistemas biológicos. Trabaja para mantener niveles bajos de concentración de peróxido de hidrógeno, que el organismo genera de forma natural a través de la reducción incompleta de oxígeno. Cuando se agotan los niveles de glucosa en las cepas de levadura de rápido crecimiento, las células recurren a la respiración, lo que aumenta la concentración de H 2 O 2 mitocondrial. [1] Además de su actividad peroxidasa, actúa como sensor y molécula de señalización del H 2 exógeno. O 2 , que activa la actividad catalasa mitocondrial . [2] En eucariotas, el CCP contiene un cofactor hemo de tipo mono- b y está dirigido al espacio intermembrana de las mitocondrias. En procariotas, el CCP contiene un cofactor dihemo de tipo c y está localizado en el periplasma de la célula. Ambas enzimas trabajan para resistir el estrés celular inducido por el peróxido. [3]
"CCP desempeña un papel integral al permitir la transferencia biológica de electrones entre proteínas" . El proceso de transferencia de carga negativa se lleva a cabo mediante un complejo formado entre el citocromo c y la citocromo c peroxidasa que se produce en el espacio intermembrana de las mitocondrias. El mecanismo implica que el citocromo c ferroso (Cc) proporcione electrones al sistema Cc-CcP para reducir el peróxido de hidrógeno a agua. [4] El complejo está formado por interacciones no covalentes. [5]
La citocromo c peroxidasa puede reaccionar con hidroperóxidos distintos del peróxido de hidrógeno, pero la velocidad de reacción es mucho más lenta que con el peróxido de hidrógeno.
Fue aislado por primera vez de la levadura de panadería por RA Altschul, Abrams y Hogness en 1940, [6] aunque no hasta su pureza. La primera preparación purificada de levadura CCP data de Takashi Yonetani y su preparación mediante cromatografía de intercambio iónico a principios de los años 1960. La estructura de rayos X fue obra de Thomas Poulos y sus compañeros de trabajo a finales de los años 1970. [7] CCP es la primera enzima hemo cuya estructura se resolvió con éxito mediante cristalografía de rayos X.
La enzima de levadura es un monómero de peso molecular 34.000, que contiene 293 aminoácidos y contiene también un único hemo b unido de forma no covalente . Tiene carga negativa y es una enzima de tamaño moderado (34,2 kDa). La apoenzima, no activa y unida a sustratos, tiene un punto isoeléctrico ácido de pH 5,0-5,2. [8] Inusual para las proteínas, esta enzima cristaliza cuando se dializa contra agua destilada. Más aún, la enzima se purifica como consecuencia de la cristalización, lo que hace que los ciclos de cristalización sean un paso de purificación final eficaz.
Al igual que la catalasa , la reacción de la citocromo c peroxidasa procede a través de un proceso de tres pasos, formando primero un Compuesto I y luego un Compuesto II intermedio:
El CCP en estado de reposo tiene un hemo férrico y, después de la adición de dos equivalentes oxidantes de un hidroperóxido (generalmente peróxido de hidrógeno), se oxida a un estado de oxidación formal de +5 (Fe V , comúnmente conocido como ferryl hemo. Sin embargo, tanto las mediciones de susceptibilidad magnética a baja temperatura como la espectroscopía de Mössbauer muestran que el hierro en el Compuesto I del CCP es un hierro ferril +4, y que el segundo equivalente oxidante existe como un radical libre de larga duración en la cadena lateral del triptófano. residuo (Trp-191) [9] En su estado de reposo, el átomo de Fe (Fe (III)) en el hemo CCP es paramagnético con alto espín (S= 5/2). El átomo se oxida para formar un intermedio de oxiferril (Fe (IV) = O) y tiene un espín bajo (S = 1/2). Esto es diferente de la mayoría de las peroxidasas, que en su lugar tienen el segundo equivalente oxidante en la porfirina . del CCP tiene una vida bastante larga y se descompone en el compuesto II de CCP con una vida media a temperatura ambiente de 40 minutos a un par de horas.
CCP tiene una alta identidad de secuencia con la enzima ascorbato peroxidasa , estrechamente relacionada .
Los estudios con analizadores de aminoácidos revelan la presencia de residuos de Asp, Thr, Ser, Glu, Pro, Gly, Ala, Val, Met, Ile, Leu, Tyr, Phe, Lys, His, Arg, Cys y Trp en CCP cristalino. La enzima muestra un patrón de aminoácidos inusual en comparación con otras peroxidasas. La peroxidasa vegetal como la peroxidasa de rábano picante y la peroxidasa B de piña tienen bajos contenidos de lisina, triptófano y tirosina y un alto contenido de cisteína. Por el contrario, el CCP tiene un alto contenido de lisina, triptófano y tirosina y un bajo contenido de cisteína. [10] La enzima contiene una secuencia de 68 residuos en el extremo N de su proteína monomérica, que la dirige al espacio entre membranas de las mitocondrias , donde puede formar complejos con el citocromo c y donde lleva a cabo su sensor, la señalización. y funciones catalizadoras. [1] Los estudios indican que la arginina distal (Arg48), un aminoácido altamente conservado entre las peroxidasas, desempeña un papel importante en la actividad catalítica del CCP al controlar su sitio activo mediante la estabilización del intermedio reactivo oxiferril desde el control de su acceso. [11]
