Q-цикл П. Митчелла
П. Митчелл [ Mifchell ea 1975 ] предложил существование двух реакционных центров в Q-цикле - центра N (electronegative) или i (inside, т. е. на внутренней стороне мембраны) и центра Р (electropositive) или О (outside, т. е. на внешней стороне мембраны). Центр N соответствует хинол-редуктазной точке, а центр Р - хинол- оксидазной точке. QH2 окисляется в центре Р, один электрон переносится на ЖСЦр, образуя убисемихинон-анион Qp.-, который восстанавливает Ь566 превращаясь в Q. При этом два протона выходят на Р-сторону мембраны. Один протон освобождается в результате окисления QH2 в семихинон QH, другой освобождается одновременно с первым, когда QH ионизируется до убисемихинон-аниона Qp.-, b566 восстанавливает b560, последний восстанавливает Q до убисемихийон-аниона в центре N(Qn.-). Этим заканчивается полу цикл Q, в результате 2Н+ перенесены на Р-сторону и один электрон на цитохром c1. Вторая молекула QH2 окисляется ЖСЦр, и цикл через убисемихинон Qp.-, b566 и b560 повторяется, однако b560 восстанавливает уже не Q, a Qn.-, образовавшийся в первом полуцикле, потребляется еще 2Н+ из матрикса, и цикл завершается. При этом на стороне Р выделяются еще два протона. Рассмотрение Q-цикла как процесса, состоящего из двух полуциклов, обосновано в работе [ Trumpower ea 1990 ]. В переносе электронов в центре Р (на матриксной стороне) принимает участие субъединица VII комплекса III дрожжевых митохондрий. Это подтверждается тем, что антитело против субъединицы VII тормозило активность УХол-цитохром с-редуктазы в изолированном III комплексе и в СМЧ, но не влияло на активность в митохондриях и митопластах [ Japa ea 1989 , Japa ea 1987 ]. Показано существование двух стабильных форм семихинона в комплексе III, что является необходимым условием функционирования Q-цикла [ Meinhardt ea 1987 , Trumpower ea 1990 ], Другое важное условие работы Q-цикла - установление быстрого электронного равновесия как между гемами цитохрома Ь [ West ea 1988 ], так и между цитохромами c1 и c [ Tsai ea 1983 ]. Q-цикл был проверен в многочисленных работах с ингибиторами переноса электронов в комплексе III , из которых важнейшим является антимицин А . Этот ингибитор тормозит перенос электронов в комплексе, блокируя окисление цитохрома Ь и прекращая восстановление Q до семихинона Q, тем самым останавливая весь цикл [ Bowyer ea 1981 , Kalten ea 1987 , Roberts ea 1980 ]. Антимицин увеличивает степень восстановленности цитохрома Ь в присутствии окислителей, изменяет его спектральные свойства [ Tsai ea 1983 ]. Из этих данных следует, что точкой действия антимицина является цитохром Ь . Этот вывод подтверждается нашими данными о связывании цитохрома Ь антимицином при выращивании дрожжей в его присутствии [ Звягильская ea 1977 ], а также данными Робертса и др. [ Roberts ea 1980 ] об исчезновении точки связывания антимицина у мутантов дрожжей, лишенных апоцитохрома Ь. Обнаружение в аминокислотной последовательности цитохрома Ь остатков, замена которых у мутантов дрожжей вызывала резистентность к антимицину (например, Glu-37 на Val, или Asn-31 на Lys) является прямым доказательством что точка действия антимицина в комплексе III является цитохром Ь [ Coria ea 1989 , Di Vries ea 1988 , Weber ea 1988 ]. Однако имеются указания на то, что точкой действия антимицина является компонент, тесно связанный с цитохромом Ь, но не идентичный ему [ Chevillotte-Brivet ea 1983 ]. Возможность участия в механизме ингибирующего действия антимицина на комплекс III не только цитохрома Ь, но и других компонентов, по- видимому, нельзя исключить. В то время как антимицин действует на цитохром Ь в центре N, ряд ингибиторов влияют на перенос электронов в центре Р митохондриальной убихинол-цитохром с-редуктазы . К ним относятся миксотиазол , стигмателлин , аналог убихинона УОДБТ (5n-ундецил-6-окси-4,7-диоксибензотиазол), и другие. Генетический анализ мутантов дрожжей, устойчивых к миксотиазолу и стигмателлину, показал, что мутации затрагивают разные участки гена цитохрома b [ Di ea 1989 ]. Согласно гипотезе "протондвижущего Q-цикла" Митчелла, перенос электронов в комплексе III сопряжен с транслокацией протонов. На каждую пару перенесенных электронов два протона потребляются из матрикса и выделяются на цитоплазматической стороне мембраны. За счет образующегося электрохимического градиента функционирует вторая точка сопряжения энергии в дыхательной цепи . По данным ряда авторов [ Beattie ea 1986 , Nalecz ea 1986 ], отношение Н+/2ё в комплексе III митохондрий равно четырем. Такая же стехиометрия найдена и для встроенного в липосомы комплекса III из дрожжевых митохондрий [ Beattie ea 1982 ]. Из четырех протонов два "скалярных" происходят за счет окисления убихинола, их образование не чувствительно к действию разобщителей в отличие от двух "векторных" протонов. Механизм векторного транспорта протонов в комплексе III является предметом изучения.
Смотрите также:
