Subunidad III del citocromo c oxidasa

Enzima de la cadena respiratoria codificada por el genoma mitocondrial.

Localización del gen MT-CO3 en el genoma mitocondrial humano. MT-CO3 es uno de los tres genes mitocondriales de la subunidad del citocromo c oxidasa (cuadros naranjas).

La subunidad III de la citocromo c oxidasa (COX3) es una enzima que en los humanos está codificada por el gen MT-CO3 . ^[6] Es una de las principales subunidades transmembrana 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 . Variantes de la misma se han asociado con miopatía aislada, encefalomiopatía grave , neuropatía óptica hereditaria de Leber , deficiencia del complejo IV mitocondrial y mioglobinuria recurrente . ^{[7] [8] [9]}

Estructura

El gen MT-CO3 produce una proteína de 30 kDa compuesta por 261 aminoácidos . ^{[10] [11]} COX3, la proteína codificada por este gen, es un miembro de la familia de la subunidad 3 de la citocromo c oxidasa . Esta proteína se encuentra en la membrana mitocondrial interna . COX3 es una proteína transmembrana de múltiples pasos: en humanos, contiene siete dominios transmembrana en las posiciones 15–35, 42–59, 81–101, 127–147, 159–179, 197–217 y 239–259. ^{[8] [9]}

Función

La citocromo c oxidasa ( EC 1.9.3.1) es la enzima terminal de la cadena respiratoria de las mitocondrias y de muchas bacterias aeróbicas. Cataliza la transferencia de electrones del citocromo c reducido al oxígeno molecular:

4 citocromo c ⁺² + 4 H ⁺ + O ₂ 4 citocromo c ⁺³ + 2 H ₂ O ${\displaystyle \rightleftharpoons }$

Esta reacción está acoplada al bombeo de cuatro protones adicionales a través de la membrana mitocondrial o bacteriana. ^{[12] [13]}

La citocromo c oxidasa es un complejo enzimático oligomérico que se localiza en la membrana interna mitocondrial de los eucariotas y en la membrana plasmática de los procariotas aeróbicos. La estructura central de la citocromo c oxidasa procariótica y eucariota contiene tres subunidades comunes, I , II y III . En los procariotas, las subunidades I y III pueden fusionarse y a veces se encuentra una cuarta subunidad, mientras que en los eucariotas hay un número variable de subunidades pequeñas adicionales. ^[14]

Como los sistemas respiratorios bacterianos están ramificados, tienen varias oxidasas terminales distintas, en lugar de la única citocromo c oxidasa presente en los sistemas mitocondriales eucariotas. Aunque las citocromo o oxidasas no catalizan el citocromo c sino la oxidación de quinol (ubiquinol), pertenecen a la misma superfamilia de hemo-cobre oxidasas que las citocromo c oxidasas. Los miembros de esta familia comparten similitudes de secuencia en las tres subunidades principales: la subunidad I es la subunidad más conservada, mientras que la subunidad II es la menos conservada. ^{[15] [16] [17]}

Significación clínica

Se ha observado que las mutaciones en los genes de la subunidad de la citocromo c oxidasa codificados por el ADNmt están asociadas con miopatía aislada, encefalomiopatía grave , neuropatía óptica hereditaria de Leber , deficiencia del complejo IV mitocondrial y mioglobinuria recurrente . ^{[7] [8] [9]}

Neuropatía óptica hereditaria de Leber (NOHL)

La NOHL es una enfermedad hereditaria de la madre que provoca una pérdida aguda o subaguda de la visión central debido a una disfunción del nervio óptico . En algunos pacientes también se han descrito defectos de la conducción cardíaca y defectos neurológicos. La LHON es el resultado de mutaciones primarias del ADN mitocondrial que afectan los complejos de la cadena respiratoria. Las mutaciones en las posiciones 9438 y 9804, que dan como resultado cambios en los aminoácidos glicina -78 a serina y alanina -200 a treonina , se han asociado con esta enfermedad. ^{[18] [8] [9]}

Deficiencia del complejo IV mitocondrial (MT-C4D)

La deficiencia del complejo IV (deficiencia de COX) es un trastorno de la cadena respiratoria mitocondrial con manifestaciones clínicas heterogéneas, que van desde miopatía aislada hasta enfermedades multisistémicas graves que afectan a varios tejidos y órganos. Las características incluyen miocardiopatía hipertrófica , hepatomegalia y disfunción hepática , hipotonía , debilidad muscular , intolerancia al ejercicio , retraso en el desarrollo , retraso en el desarrollo motor , retraso mental , acidemia láctica , encefalopatía , ataxia y arritmia cardíaca . Algunos individuos afectados manifiestan una miocardiopatía hipertrófica fatal que resulta en muerte neonatal y un subconjunto de pacientes manifiesta síndrome de Leigh . Las mutaciones G7970T y G9952A se han asociado con esta enfermedad. ^{[7] [19] [8] [9]}

Mioglobinuria mitocondrial recurrente (RM-MT)

La mioglobinuria recurrente se caracteriza por ataques recurrentes de rabdomiólisis ( necrosis o desintegración del músculo esquelético) asociados con dolor y debilidad muscular, seguidos de excreción de mioglobina en la orina. Se ha asociado con deficiencia del complejo IV mitocondrial. ^{[20] [8] [9]}

Subfamilias

• Citocromo o ubiquinol oxidasa, subunidad III InterPro :  IPR014206
• Citocromo aa3 quinol oxidasa, subunidad III InterPro :  IPR014246

Interacciones

Se ha demostrado que la COX3 tiene 15 interacciones binarias proteína-proteína, incluidas 8 interacciones co-complejas. COX3 parece interactuar con SNCA, KRAS , RAC1 y HSPB2 . ^[21]

Referencias

1. GRCh38: Ensembl lanzamiento 89: ENSG00000198938 - Ensembl , mayo de 2017
2. GRCm38: Ensembl lanzamiento 89: ENSMUSG00000064358 - 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. Miki K, Sogabe S, Uno A, Ezoe T, Kasai N, Saeda M, Matsuura Y, Miki M (mayo de 1994). "Aplicación de un procedimiento automático de reemplazo molecular al análisis de la estructura cristalina del citocromo c2 de Rhodopseudomonas viridis". Acta Crystallographica Sección D. 50 (parte 3): 271–5. Código Bib : 1994AcCrD..50..271M. doi : 10.1107/S0907444993013952 . PMID  15299438.
6. "Entrez Gene: subunidad III de la citocromo c oxidasa COX3".Este artículo incorpora texto de esta fuente, que se encuentra en el dominio público .
7. Horváth R, Schoser BG, Müller-Höcker J, Völpel M, Jaksch M, Lochmüller H (diciembre de 2005). "Mutaciones en genes de la subunidad de citocromo c oxidasa codificados por ADNmt que causan miopatía aislada o encefalomiopatía grave". Trastornos neuromusculares . 15 (12): 851–7. doi :10.1016/j.nmd.2005.09.005. PMID  16288875. S2CID  11683931.
8. "MT-CO3 - Subunidad 3 del citocromo c oxidasa - Homo sapiens (humano) - Gen y proteína MT-CO3". www.uniprot.org . Consultado el 21 de agosto de 2018 . Este artículo incorpora texto disponible bajo la licencia CC BY 4.0.
9. "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. 
10. Yao, Daniel. "Base de conocimientos del atlas de proteínas orgánulos cardíacas (COPaKB) —— Información sobre proteínas". amino.heartproteome.org . Archivado desde el original el 22 de agosto de 2018 . Consultado el 21 de agosto de 2018 .
11. 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. 
12. Michel H (noviembre de 1999). "Citocromo c oxidasa: ciclo catalítico y mecanismos de bombeo de protones - una discusión". Bioquímica . 38 (46): 15129–40. doi :10.1021/bi9910934. PMID  10563795.
13. Belevich I, Verkhovsky MI, Wikström M (abril de 2006). "La transferencia de electrones acoplados a protones impulsa la bomba de protones de la citocromo c oxidasa". Naturaleza . 440 (7085): 829–32. Código Bib :2006Natur.440..829B. doi : 10.1038/naturaleza04619. PMID  16598262. S2CID  4312050.
14. Mather MW, Springer P, Hensel S, Buse G, Fee JA (marzo de 1993). "Genes de citocromo oxidasa de Thermus thermophilus. Secuencia de nucleótidos del gen fusionado y análisis de las estructuras primarias deducidas para las subunidades I y III del citocromo caa3". La Revista de Química Biológica . 268 (8): 5395–408. doi : 10.1016/S0021-9258(18)53335-4 . PMID  8383670.
15. Santana M, Kunst F, Hullo MF, Rapoport G, Danchin A, Glaser P (mayo de 1992). "Clonación molecular, secuenciación y caracterización fisiológica del operón qox de Bacillus subtilis que codifica la quinol oxidasa aa3-600". La Revista de Química Biológica . 267 (15): 10225–31. doi : 10.1016/S0021-9258(19)50007-2 . PMID  1316894.
16. Chepuri V, Lemieux L, Au DC, Gennis RB (julio de 1990). "La secuencia del operón cyo indica similitudes estructurales sustanciales entre el citocromo o ubiquinol oxidasa de Escherichia coli y la familia de citocromo c oxidasas de tipo aa3". La Revista de Química Biológica . 265 (19): 11185–92. doi : 10.1016/S0021-9258(19)38574-6 . PMID  2162835.
17. 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. 
18. Johns DR, Neufeld MJ (octubre de 1993). "Mutaciones del citocromo c oxidasa en la neuropatía óptica hereditaria de Leber". Comunicaciones de investigación bioquímica y biofísica . 196 (2): 810–5. doi : 10.1006/bbrc.1993.2321 . PMID  8240356.
19. Hanna MG, Nelson IP, Rahman S, Lane RJ, Land J, Heales S, Cooper MJ, Schapira AH, Morgan-Hughes JA, Wood NW (julio de 1998). "Deficiencia de citocromo c oxidasa asociada con la primera mutación puntual del codón de terminación en el ADNmt humano". Revista Estadounidense de Genética Humana . 63 (1): 29–36. doi :10.1086/301910. PMC 1377234 . PMID  9634511. 
20. Keightley JA, Hoffbuhr KC, Burton MD, Salas VM, Johnston WS, Penn AM, Buist NR, Kennaway NG (abril de 1996). "Una microdeleción en la subunidad III de la citocromo c oxidasa (COX) asociada con deficiencia de COX y mioglobinuria recurrente". Genética de la Naturaleza . 12 (4): 410–6. doi :10.1038/ng0496-410. PMID  8630495. S2CID  13314201.
21. "Se encontraron 2 interacciones binarias para el término de búsqueda COX3". Base de datos de interacciones moleculares IntAct . EMBL-EBI . Consultado el 21 de agosto de 2018 .

Otras lecturas

• Moraes CT, Andreetta F, Bonilla E, Shanske S, DiMauro S, Schon EA (marzo de 1991). "ADN mitocondrial humano con capacidad de replicación que carece de la región promotora de la cadena pesada". Biología Molecular y Celular . 11 (3): 1631–7. doi :10.1128/MCB.11.3.1631. PMC  369459 . PMID  1996112.
• Chomyn A, Cleeter MW, Ragan CI, Riley M, Doolittle RF, Attardi G (octubre de 1986). "URF6, último marco de lectura no identificado del ADNmt humano, codifica una subunidad de NADH deshidrogenasa". Ciencia . 234 (4776): 614–8. Código Bib : 1986 Ciencia... 234..614C. doi : 10.1126/ciencia.3764430. PMID  3764430.
• Chomyn A, Mariottini P, Cleeter MW, Ragan CI, Matsuno-Yagi A, Hatefi Y, Doolittle RF, Attardi G (1985). "Seis marcos de lectura no identificados del ADN mitocondrial humano codifican componentes de la NADH deshidrogenasa de la cadena respiratoria". Naturaleza . 314 (6012): 592–7. Código Bib :1985Natur.314..592C. doi :10.1038/314592a0. PMID  3921850. S2CID  32964006.
• Anderson S, Bankier AT, Barrell BG, de Bruijn MH, Coulson AR, Drouin J, Eperon IC, Nierlich DP, Roe BA, Sanger F, Schreier PH, Smith AJ, Staden R, Young IG (abril de 1981). "Secuencia y organización del genoma mitocondrial humano". Naturaleza . 290 (5806): 457–65. Código Bib :1981Natur.290..457A. doi :10.1038/290457a0. PMID  7219534. S2CID  4355527.
• Montoya J, Ojala D, Attardi G (abril de 1981). "Características distintivas de las secuencias terminales 5' de los ARNm mitocondriales humanos". Naturaleza . 290 (5806): 465–70. Código Bib :1981Natur.290..465M. doi :10.1038/290465a0. PMID  7219535. S2CID  4358928.
• Andrews RM, Kubacka I, Chinnery PF, Lightowlers RN, Turnbull DM, Howell N (octubre de 1999). "Reanálisis y revisión de la secuencia de referencia de Cambridge para el ADN mitocondrial humano". Genética de la Naturaleza . 23 (2): 147. doi : 10.1038/13779 . PMID  10508508. S2CID  32212178.
• Ingman M, Kaessmann H, Pääbo S, Gyllensten U (diciembre de 2000). "Variación del genoma mitocondrial y el origen de los humanos modernos". Naturaleza . 408 (6813): 708–13. Código Bib :2000Natur.408..708I. doi :10.1038/35047064. PMID  11130070. S2CID  52850476.
• Maca-Meyer N, González AM, Larruga JM, Flores C, Cabrera VM (2003). "Los principales linajes mitocondriales genómicos delinean las primeras expansiones humanas". Genética BMC . 2 (1): 13. doi : 10.1186/1471-2156-2-13 . PMC  55343 . PMID  11553319.
• Herrnstadt C, Elson JL, Fahy E, Preston G, Turnbull DM, Anderson C, Ghosh SS, Olefsky JM, Beal MF, Davis RE, Howell N (mayo de 2002). "Análisis de red de mediana reducida de secuencias completas de la región codificante del ADN mitocondrial para los principales haplogrupos africanos, asiáticos y europeos". Revista Estadounidense de Genética Humana . 70 (5): 1152–71. doi :10.1086/339933. PMC  447592 . PMID  11938495.
• Silva WA, Bonatto SL, Holanda AJ, Ribeiro-Dos-Santos AK, Paixão BM, Goldman GH, Abe-Sandes K, Rodriguez-Delfin L, Barbosa M, Paçó-Larson ML, Petzl-Erler ML, Valente V, Santos SE , Zago MA (julio de 2002). "La diversidad del genoma mitocondrial de los nativos americanos respalda una única entrada temprana de las poblaciones fundadoras a Estados Unidos". Revista Estadounidense de Genética Humana . 71 (1): 187–92. doi :10.1086/341358. PMC  384978 . PMID  12022039.
• Elkon H, Don J, Melamed E, Ziv I, Shirvan A, Offen D (junio de 2002). "La alfa-sinucleína mutante y de tipo salvaje interactúa con la citocromo C oxidasa mitocondrial". Revista de Neurociencia Molecular . 18 (3): 229–38. doi :10.1385/JMN:18:3:229. PMID  12059041. S2CID  42265181.
• Mishmar D, Ruiz-Pesini E, Golik P, Macaulay V, Clark AG, Hosseini S, Brandon M, Easley K, Chen E, Brown MD, Sukernik RI, Olckers A, Wallace DC (enero de 2003). "La selección natural dio forma a la variación regional del ADNmt en humanos". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 100 (1): 171–6. Código Bib : 2003PNAS..100..171M. doi : 10.1073/pnas.0136972100 . PMC  140917 . PMID  12509511.
• Ingman M, Gyllensten U (julio de 2003). "Variación del genoma mitocondrial e historia evolutiva de los aborígenes australianos y de Nueva Guinea". Investigación del genoma . 13 (7): 1600–6. doi :10.1101/gr.686603. PMC  403733 . PMID  12840039.
• Kong QP, Yao YG, Sun C, Bandelt HJ, Zhu CL, Zhang YP (septiembre de 2003). "Filogenia de los linajes de ADN mitocondrial del este de Asia inferida a partir de secuencias completas". Revista Estadounidense de Genética Humana . 73 (3): 671–6. doi :10.1086/377718. PMC  1180693 . PMID  12870132.
• Temperley RJ, Seneca SH, Tonska K, Bartnik E, Bindoff LA, Lightowlers RN, Chrzanowska-Lightowlers ZM (septiembre de 2003). "La investigación de una microdeleción patógena de ADNmt revela una vía de descomposición de la deadenilación dependiente de la traducción en las mitocondrias humanas". Genética Molecular Humana . 12 (18): 2341–8. doi : 10.1093/hmg/ddg238 . PMID  12915481.
• Maca-Meyer N, González AM, Pestano J, Flores C, Larruga JM, Cabrera VM (octubre de 2003). "El tránsito del ADN mitocondrial entre Asia occidental y el norte de África se infiere de la filogeografía U6". Genética BMC . 4 : 15. doi : 10.1186/1471-2156-4-15 . PMC  270091 . PMID  14563219.
• Coble MD, Just RS, O'Callaghan JE, Letmanyi IH, Peterson CT, Irwin JA, Parsons TJ (junio de 2004). "Polimorfismos de un solo nucleótido en todo el genoma del ADNmt que aumentan el poder de las pruebas forenses en caucásicos". Revista Internacional de Medicina Legal . 118 (3): 137–46. doi :10.1007/s00414-004-0427-6. PMID  14760490. S2CID  8413730.
• Palanichamy MG, Sun C, Agrawal S, Bandelt HJ, Kong QP, Khan F, Wang CY, Chaudhuri TK, Palla V, Zhang YP (diciembre de 2004). "Filogenia del macrohaplogrupo N del ADN mitocondrial en la India, basada en secuenciación completa: implicaciones para el poblamiento del sur de Asia". Revista Estadounidense de Genética Humana . 75 (6): 966–78. doi :10.1086/425871. PMC  1182158 . PMID  15467980.
• Starikovskaya EB, Sukernik RI, Derbeneva OA, Volodko NV, Ruiz-Pesini E, Torroni A, Brown MD, Lott MT, Hosseini SH, Huoponen K, Wallace DC (enero de 2005). "Diversidad del ADN mitocondrial en poblaciones indígenas de la extensión sur de Siberia y los orígenes de los haplogrupos de nativos americanos". Anales de genética humana . 69 (Parte 1): 67–89. doi :10.1046/j.1529-8817.2003.00127.x. PMC  3905771 . PMID  15638829.
• Rajkumar R, Banerjee J, Gunturi HB, Trivedi R, Kashyap VK (abril de 2005). "La filogenia y antigüedad del macrohaplogrupo M se infieren a partir de la secuencia completa de ADN mt de linajes específicos de la India". Biología Evolutiva del BMC . 5 : 26. doi : 10.1186/1471-2148-5-26 . PMC  1079809 . PMID  15804362.

enlaces externos

• Entrada de GeneReviews/NCBI/NIH/UW sobre el síndrome de Leigh asociado al ADN mitocondrial y NARP

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