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familia del citocromo c

El motivo de unión al hemo CXXCH en las proteínas del citocromo c . Las cadenas laterales de aminoácidos se muestran en blanco y el hemo en color negro.

Citocromos c (cyt c , citocromos de tipo c): citocromos , o proteínas que contienen hemo , que tienen el hemo C unido covalentemente a la estructura peptídica mediante uno o dos enlaces tioéter . [1] Estos enlaces son en la mayoría de los casos parte de un motivo de unión específico Cys -XX-Cys- His (CXXCH) , donde X denota un aminoácido misceláneo . Dos enlaces tioéter de los residuos de cisteína se unen a las cadenas laterales de vinilo del hemo, y el residuo de histidina coordina un sitio de unión axial del hierro del hemo . Los motivos de unión menos comunes pueden incluir un único enlace tioéter, [2] una lisina [3] o una metionina [4] en lugar de la histidina axial o un motivo de unión CX n CH con n>2. [5] El segundo sitio axial del hierro puede estar coordinado por aminoácidos de la proteína, [6] moléculas de sustrato o agua . Los citocromos c poseen una amplia gama de propiedades y funcionan como proteínas de transferencia de electrones o catalizan reacciones químicas que involucran procesos redox. [7] Un miembro destacado de esta familia es el citocromo c mitocondrial .

Clasificación

Las proteínas del citocromo c se pueden dividir en cuatro clases según su tamaño, número de grupos hemo y potenciales de reducción: [9]

Clase I

Las pequeñas proteínas solubles del citocromo c con un peso molecular de 8-12 kDa y un solo grupo hemo pertenecen a la clase I. [10] [11] Incluye el cytC soluble de bajo espín de mitocondrias y bacterias, con el sitio de unión del hemo ubicado hacia el extremo N , y el sexto ligando proporcionado por un residuo de metionina aproximadamente 40 residuos más adelante hacia el extremo C. El pliegue típico de clase I contiene cinco hélices α . Sobre la base de la similitud de secuencia, los cytC de clase I se subdividieron en cinco clases, IA a IE. La clase IB incluye el cyt c 2 mitocondrial eucariota y el cyt c 2 procariótico 'corto', ejemplificados por el cyt c 2 de Rhodopila globiformis ; la clase IA incluye cyt c 2 'largos' , como Rhodospirillum rubrum cyt c 2 y Aquaspirillum itersonii cyt c 550 , que tienen varios bucles adicionales en comparación con los cyt c de clase IB .

La entrada InterPro vinculada representa proteínas del citocromo c mono-hemo (excluidos los citocromos de clase II y tipo f), como los citocromos c, c1, c2, c5, c555, c550-c553, c556, c6 y cbb3 . Diheme citocromo c ( InterPro :  IPR018588 ) son proteínas con un grupo de clase I y un grupo único.

Subclases

Clase II

El grupo hemo en las proteínas del citocromo c de clase II está unido a un motivo de unión C-terminal . El pliegue estructural de los citocromos tipo c de clase II contiene un haz de cuatro hélices α con el grupo hemo unido covalentemente en su núcleo. [12] Los representantes de la clase II son el citocromo c ' de alto espín y varios citocromos c de bajo espín , p. ej. cyt c 556 . Los cyt c ' son capaces de unirse a ligandos como CO , NO o CN- , aunque con constantes de velocidad y equilibrio de 100 a 1.000.000 de veces más pequeñas que otras hemoproteínas de alto espín . [13] Esto, junto con su potencial redox relativamente bajo , hace que sea poco probable que cyt c 'sea una oxidasa terminal . Por lo tanto, cyt c ' probablemente funciona como una proteína de transferencia de electrones . [12] Se han determinado las estructuras tridimensionales de varios cyt c ', lo que muestra que las proteínas generalmente existen como un dímero . El Chromatium vinosum cyt c ' exhibe disociación del dímero tras la unión del ligando . [14]

Clase III

Las proteínas que contienen múltiples grupos hemo unidos covalentemente con bajo potencial redox se incluyen en la clase III. Los grupos hemo C , todos coordinados con bis-histidinilo, no son estructural y funcionalmente equivalentes y presentan diferentes potenciales redox en el rango de 0 a -400 mV. [15] Los miembros de esta clase son, por ejemplo, el citocromo c 7 (trihema), el citocromo c 3 (tetrahema) y el citocromo c de alto peso molecular (Hmc), que contienen 16 grupos hemo con sólo 30-40 residuos por grupo hemo. [16] Se han determinado las estructuras tridimensionales de varias proteínas cyt c 3 . Las proteínas constan de 4-5 hélices α y 2 láminas β envueltas alrededor de un núcleo compacto de cuatro hemos no paralelos, que presentan un grado relativamente alto de exposición al disolvente . La arquitectura general de las proteínas, las orientaciones del plano hemo y las distancias hierro-hierro están altamente conservadas. [15]

Un ejemplo es el centro de reacción fotosintética de Rhodopseudomonas viridis que contiene una subunidad tetrahema del citocromo c . [17]

Clase IV

Según Ambler (1991), las proteínas del citocromo c que contienen otros grupos protésicos además del hemo C, como los flavocitocromos c (sulfuro deshidrogenasa) y los citocromos cd 1 (nitrito reductasa), pertenecen a la clase IV. [9] Como esta agrupación está más relacionada con cómo se usa el grupo hemo en lugar de cómo se ven los dominios en sí, las proteínas ubicadas en este grupo tienden a estar dispersas en otros en agrupaciones bioinformáticas.

Biogénesis

La unión del grupo hemo está físicamente separada de la biosíntesis de proteínas . Las proteínas se sintetizan dentro del citoplasma y el retículo endoplásmico , mientras que la maduración de los citocromos c se produce en el periplasma de los procariotas , el espacio intermembrana de las mitocondrias o el estroma de los cloroplastos . Se han descubierto varias vías bioquímicas que difieren según el organismo. [18]

Sistema I

También se llama maduración del citocromo c (ccm) y se encuentra en Pseudomonadota , mitocondrias de plantas, algunas mitocondrias de protozoos , deinococos y arqueas . [19] Ccm comprende al menos ocho proteínas de membrana (CcmABCDEFGH) que son necesarias para la transferencia de electrones al grupo hemo, el manejo del apocitocromo y la unión del hemo al apocitocromo. Un complejo similar a un transportador ABC formado por CcmA 2 BCD une un grupo hemo a CcmE con el uso de ATP . CcmE transporta el hemo a CcmF donde se produce la unión al apocitocromo. El transporte de la apoproteína desde el citoplasma al periplasma se realiza mediante el sistema de translocación Sec . El sistema utiliza CcmH para reconocer el apocitocromo y dirigirlo a CcmF.

Sistema II

Los citocromos c en los cloroplastos , las bacterias Gram positivas , las cianobacterias y algunas Pseudomonadota son producidos por el sistema de síntesis del citocromo c (ccs). Está compuesto por dos proteínas de membrana CcsB y CcsA. Se sugirió que el complejo proteico CcsBA actuara como transportador de hemo durante el proceso de unión. [20] En algunos organismos como Helicobacter hepaticus ambas proteínas se encuentran como una sola proteína fusionada. El transporte de apoproteínas también se produce a través del translocón Sec.

Sistema III

Las mitocondrias de hongos , vertebrados e invertebrados producen proteínas citocromo c con una única enzima llamada HCCS ( holocitocromo c sintasa ) o citocromo quime liasa (CCHL). [21] [22] La proteína está unida a la membrana interna del espacio intermembrana. [23] En algunos organismos, como Saccharomyces cerevisiae , el citocromo c y el citocromo c 1 se sintetizan mediante hemo liasas separadas, CCHL y CC1HL respectivamente. [24] En Homo sapiens se utiliza un único HCCS para la biosíntesis de ambas proteínas del citocromo c . [25]

Sistema IV

Se necesitan cuatro proteínas de membrana para la unión de un hemo en el citocromo b 6 . Una diferencia importante con los sistemas I-III es que la unión del hemo se produce en el lado opuesto de la bicapa lipídica en comparación con los otros sistemas. [18]

Proteínas humanas que contienen este dominio.

CYCS ; CYC1

Referencias

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