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Oxidasa alternativa

La oxidasa alternativa se muestra como parte de la cadena completa de transporte de electrones . UQ es ubiquinol/ubiquinona , C es citocromo c y AOX es la oxidasa alternativa.

La oxidasa alternativa ( AOX ) es una enzima que forma parte de la cadena de transporte de electrones en las mitocondrias de diferentes organismos. [1] [2] También se han identificado en genomas bacterianos proteínas homólogas a la oxidasa mitocondrial y a la oxidasa terminal plástida relacionada . [3] [4]

La oxidasa proporciona una ruta alternativa para que los electrones que pasan a través de la cadena de transporte de electrones reduzcan el oxígeno. Sin embargo, como en esta vía alternativa se omiten varios pasos del bombeo de protones , la activación de la oxidasa reduce la generación de ATP. Esta enzima se identificó por primera vez como una vía oxidasa distinta de la citocromo c oxidasa, ya que la oxidasa alternativa es resistente a la inhibición por el veneno cianuro . [5]

Función

El fungicida azoxistrobina.

Esta vía metabólica que conduce a la oxidasa alternativa diverge de la cadena de transporte de electrones unida al citocromo en el grupo de ubiquinona . [6] La respiración por la vía alternativa solo produce translocación de protones en el Complejo 1 (NADH deshidrogenasa) y, por lo tanto, tiene un rendimiento de ATP menor que la vía completa. La expresión del gen de la oxidasa alternativa AOX está influenciada por estreses como el frío, las especies reactivas de oxígeno y la infección por patógenos, así como por otros factores que reducen el flujo de electrones a través de la vía respiratoria del citocromo. [7] [8] Aunque el beneficio conferido por esta actividad sigue siendo incierto, puede mejorar la capacidad de un organismo para resistir estas tensiones manteniendo el estado oxidado de los componentes de transporte de electrones aguas arriba, reduciendo así el nivel de estrés oxidativo inducido por electrones sobrereducidos. transportistas. [9]

Inusualmente, la forma en el torrente sanguíneo del parásito protozoario Trypanosoma brucei , que es la causa de la enfermedad del sueño , depende completamente de la vía alternativa de la oxidasa para la respiración celular a través de su cadena de transporte de electrones. [10] [11] Esta importante diferencia metabólica entre el parásito y su huésped humano ha convertido a la oxidasa alternativa de T. brucei en un objetivo atractivo para el diseño de fármacos . [12] [13] De los inhibidores conocidos de oxidasas alternativas, el antibiótico ascofuranona inhibe la enzima T. brucei y cura la infección en ratones. [14] [15]

En los hongos, la capacidad de la oxidasa alternativa para evitar la inhibición de partes de la cadena de transporte de electrones puede contribuir a la resistencia a los fungicidas . Esto se observa en los fungicidas de estrobilurina que se dirigen al complejo III , como azoxistrobina , picoxistrobina y fluoxastrobina. [16] Sin embargo, aunque la vía alternativa genera menos ATP, estos fungicidas siguen siendo eficaces para prevenir la germinación de esporas , ya que se trata de un proceso que consume mucha energía. [17]

Estructura y mecanismo

La oxidasa alternativa es una proteína de membrana monotópica integral que está estrechamente unida a la membrana mitocondrial interna desde el lado de la matriz [18]. Se ha predicho que la enzima contiene un centro de hierro acoplado sobre la base de un motivo de secuencia conservado que consiste en los ligandos de hierro propuestos. cuatro residuos de aminoácidos de glutamato y dos de histidina . [19] El estudio de resonancia de espín electrónico de la oxidasa alternativa AOX1a de Arabidopsis thaliana mostró que la enzima contiene un centro de hierro binuclear Fe(II)/Fe(III) de valencia mixta con puente hidroxo . [20] Se ha propuesto un ciclo catalítico que involucra este centro de di-hierro y al menos un radical libre transitorio derivado de proteínas , que probablemente se forma en un residuo de tirosina . [21]

Ver también

Referencias

  1. ^ McDonald A, Vanlerberghe G (2004). "Transporte de electrones mitocondriales ramificados en Animalia: presencia de oxidasa alternativa en varios filos de animales". Vida IUBMB . 56 (6): 333–41. doi :10.1080/1521-6540400000876. PMID  15370881.
  2. ^ Sluse FE, Jarmuszkiewicz W (1998). "Oxidasa alternativa en la red respiratoria mitocondrial ramificada: una descripción general de la estructura, función, regulación y función". Braz. J. Med. Biol. Res . 31 (6): 733–47. doi : 10.1590/S0100-879X1998000600003 . PMID  9698817.
  3. ^ McDonald AE, Amirsadeghi S, Vanlerberghe GC (2003). "Ortólogos procarióticos de oxidasa alternativa mitocondrial y oxidasa terminal de plástidos". Planta Mol. Biol . 53 (6): 865–76. doi :10.1023/B:PLAN.0000023669.79465.d2. PMID  15082931. S2CID  41525108.
  4. ^ Atteia A, van Lis R, van Hellemond JJ, Tielens AG, Martin W, Henze K (2004). "La identificación de homólogos procarióticos indica un origen endosimbiótico de las oxidasas alternativas de mitocondrias (AOX) y cloroplastos (PTOX)". Gen.​ 330 : 143–8. doi :10.1016/j.gene.2004.01.015. PMID  15087133.
  5. ^ Moore AL, Siedow JN (1991). "La regulación y naturaleza de la oxidasa alternativa de las mitocondrias vegetales resistente al cianuro". Biochim. Biofísica. Acta . 1059 (2): 121–40. doi :10.1016/S0005-2728(05)80197-5. PMID  1883834.
  6. ^ Juszczuk IM, Rychter AM (2003). "Oxidasa alternativa en plantas superiores" (PDF) . Acta Biochim. Pol . 50 (4): 1257–71. doi : 10.18388/abp.2003_3649 . PMID  14740012.
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enlaces externos