عائلة السيتوكروم ج

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
وحدة ربط الهيم CXXCH في بروتينات السيتوكروم ج . تظهر السلاسل الجانبية للأحماض الأمينية باللون الأبيض، بينما يظهر الهيم باللون الأسود.

السيتوكرومات ج (cyt c ، سيتوكرومات من النوع ج) هي بروتينات تحتوي على الهيم ، حيث يرتبط الهيم ج تساهميًا بالعمود الفقري الببتيدي عبر رابطة ثيوإيثر واحدة أو اثنتين . [ 1 ] في معظم الحالات، تُعد هذه الروابط جزءًا من نمط ارتباط محدد Cys -XX-Cys -His (CXXCH) ، حيث يرمز X إلى حمض أميني مختلف . ترتبط رابطتا ثيوإيثر لبقايا السيستين بالسلاسل الجانبية الفينيلية للهيم، بينما تُنسق بقايا الهيستيدين موقع ارتباط محوري واحد لحديد الهيم . قد تتضمن أنماط الارتباط الأقل شيوعًا رابطة ثيوإيثر واحدة، [ 2 ] أو الليسين [ 3 ] أو الميثيونين [ 4 ] بدلًا من الهيستيدين المحوري، أو نمط ارتباط CXnCH حيث n>2. [ 5 ] يمكن أن يرتبط الموقع المحوري الثاني للحديد بالأحماض الأمينية للبروتين، [ 6 ] أو جزيئات الركيزة ، أو الماء . تمتلك السيتوكرومات ج مجموعة واسعة من الخصائص، وتعمل كبروتينات ناقلة للإلكترونات أو تحفز التفاعلات الكيميائية التي تتضمن عمليات الأكسدة والاختزال. [ 7 ] يُعد السيتوكروم ج الميتوكوندري أحد أبرز أفراد هذه العائلة .

تصنيف

يمكن تقسيم بروتينات السيتوكروم ج إلى أربع فئات بناءً على حجمها وعدد مجموعات الهيم وإمكانات الاختزال: [ 9 ]

الفئة الأولى

تنتمي بروتينات السيتوكروم سي الصغيرة القابلة للذوبان، ذات الوزن الجزيئي 8-12 كيلو دالتون ومجموعة هيم واحدة، إلى الفئة الأولى. [ 10 ] [ 11 ] وتشمل هذه الفئة السيتوكروم سي القابل للذوبان ذو الدوران المنخفض في الميتوكوندريا والبكتيريا، حيث يقع موقع ارتباط الهيم باتجاه الطرف الأميني ، ويتم توفير الرابط السادس بواسطة بقايا الميثيونين على بعد حوالي 40 بقايا باتجاه الطرف الكربوكسيلي. يحتوي الطي النموذجي للفئة الأولى على خمسة حلزونات ألفا . بناءً على تشابه التسلسل، تم تقسيم السيتوكروم سي من الفئة الأولى إلى خمس فئات، من IA إلى IE. تشمل الفئة IB السيتوكروم سي الميتوكوندري في حقيقيات النوى والسيتوكروم سي 2 "القصير" في بدائيات النوى ، والذي يُعد السيتوكروم سي 2 في رودوبيلا غلوبيفورميس مثالًا عليه . تشمل الفئة IA السيتوكروم c 2 "الطويل" ، مثل Rhodospirillum rubrum cyt c 2 و Aquaspirillum itersonii cyt c 550 ، والتي تحتوي على العديد من الحلقات الإضافية بالمقارنة مع السيتوكروم c من الفئة IB .

يمثل مدخل InterPro المرتبط بروتينات السيتوكروم c أحادية الهيم (باستثناء سيتوكرومات الفئة الثانية والنوع f)، مثل سيتوكرومات c، وc1، وc2، وc5، وc555، وc550-c553، وc556، وc6، و cbb3 . أما سيتوكرومات c ثنائية الهيم ( InterPro : IPR018588 ) فهي بروتينات ذات مجموعة من الفئة الأولى ومجموعة فريدة. 

الفئات الفرعية

الفئة الثانية

ترتبط مجموعة الهيم في بروتينات السيتوكروم c من الفئة الثانية بنمط ارتباط طرفي كربوكسيلي . يحتوي الطي البنيوي لسيتوكرومات النوع c من الفئة الثانية على حزمة من أربعة حلزونات ألفا، مع وجود مجموعة الهيم المرتبطة تساهميًا في مركزها. [ 12 ] ومن أمثلة الفئة الثانية سيتوكروم c عالي الدورانوعدد من السيتوكرومات ج ذات الدوران المنخفض ، مثل السيتوكروم ج 556. السيتوكروم جتتمتع هذه البروتينات بالقدرة على الارتباط بروابط مثل CO و NO و CN− ، وإن كان ذلك بمعدلات وثوابت توازن أصغر بمقدار 100 إلى مليون مرة من بروتينات الهيم الأخرى ذات الدوران المغزلي العالي . [ 13 ] وهذا، بالإضافة إلى جهد الأكسدة والاختزال المنخفض نسبيًا ، يجعل من غير المرجح أن يرتبط السيتوكروم جهو مؤكسد طرفي . وبالتالي فإن السيتوكروم جمن المحتمل أن يعمل كبروتين ناقل للإلكترونات . [ 12 ] البنى ثلاثية الأبعاد لعدد من السيتوكروم جتم تحديد بعض النتائج التي تُظهر أن البروتينات توجد عادةً على شكل ثنائي . إن سيتوكروماتيوم فينوسوم سي[ 14 ] يُظهر تفكك ثنائي عند ارتباط الليجاند .

الفئة الثالثة

تُصنَّف البروتينات التي تحتوي على مجموعات هيم متعددة مرتبطة تساهميًا ذات جهد أكسدة-اختزال منخفض ضمن الفئة الثالثة. مجموعات الهيم C ، المرتبطة جميعها بثنائي الهيستيدينيل، غير متكافئة بنيويًا ووظيفيًا، وتُظهر جهود أكسدة-اختزال مختلفة في نطاق من 0 إلى -400 ملي فولت. [ 15 ] من أمثلة هذه الفئة السيتوكروم c 7 (ثلاثي الهيم)، والسيتوكروم c 3 (رباعي الهيم)، والسيتوكروم c عالي الوزن الجزيئي (Hmc)، الذي يحتوي على 16 مجموعة هيم، كل مجموعة منها تحتوي على 30-40 حمضًا أمينيًا فقط. [ 16 ] تم تحديد البنية ثلاثية الأبعاد لعدد من بروتينات السيتوكروم c 3. تتكون هذه البروتينات من أربعة أو خمسة حلزونات ألفا وصفائح بيتا ملتفة حول لب مضغوط من أربعة هيمات غير متوازية، والتي تُظهر درجة عالية نسبيًا من التعرض للمذيب . تتميز البنية العامة للبروتين، واتجاهات مستوى الهيم، والمسافات بين ذرات الحديد بدرجة عالية من الحفظ. [ 15 ]

ومن الأمثلة على ذلك مركز التفاعل الضوئي لبكتيريا Rhodopseudomonas viridis الذي يحتوي على وحدة فرعية من السيتوكروم c رباعي الهيم . [ 17 ]

الصف الرابع

وفقًا لأمبلر (1991)، تنتمي بروتينات السيتوكروم ج التي تحتوي على مجموعات اصطناعية أخرى إلى جانب الهيم ج، مثل فلافوسيتوكرومات ج (نازعة هيدروجين الكبريتيد) وسيتوكرومات سي دي 1 (مختزلة النتريت) إلى الفئة الرابعة. [ 9 ] ولأن هذا التصنيف يرتبط أكثر بكيفية استخدام مجموعة الهيم بدلاً من شكل المجالات نفسها، فإن البروتينات الموجودة في هذه المجموعة تميل إلى أن تكون متناثرة في مجموعات أخرى في التصنيفات المعلوماتية الحيوية.

التكوين الحيوي

يتم فصل ارتباط مجموعة الهيم فيزيائيًا عن عملية تصنيع البروتين . تُصنّع البروتينات داخل السيتوبلازم والشبكة الإندوبلازمية ، بينما يحدث نضج السيتوكرومات ج في الحيز المحيط بالبلازما في بدائيات النوى ، أو في الحيز بين غشائي الميتوكوندريا، أو في حشوة البلاستيدات الخضراء . وقد تم اكتشاف العديد من المسارات الكيميائية الحيوية التي تختلف باختلاف الكائن الحي. [ 18 ]

النظام الأول

يُعرف أيضًا باسم نضج السيتوكروم ج (ccm)، ويوجد في الزائفة ، وميتوكوندريا النباتات، وبعض ميتوكوندريا الأوليات ، والبكتيريا العصوية ، والعتائق . [ 19 ] يتكون Ccm من ثمانية بروتينات غشائية على الأقل (CcmABCDEFGH) ضرورية لنقل الإلكترونات إلى مجموعة الهيم، ومعالجة السيتوكروم الخالي من الهيم، وربط الهيم به. يقوم مُركب شبيه بناقل ABC، يتكون من CcmA و 2 BCD، بربط مجموعة الهيم بـ CcmE باستخدام ATP . ينقل CcmE الهيم إلى CcmF حيث يتم ربطه بالسيتوكروم الخالي من الهيم. يتم نقل البروتين الخالي من الهيم من السيتوبلازم إلى الحيز المحيط بالبلازما عبر نظام نقل Sec . يستخدم النظام CcmH للتعرف على السيتوكروم الخالي من الهيم وتوجيهه إلى CcmF.

النظام الثاني

تُنتَج السيتوكرومات c في البلاستيدات الخضراء ، والبكتيريا موجبة الجرام ، والبكتيريا الزرقاء ، وبعض أنواع الزائفة، بواسطة نظام تخليق السيتوكروم c (ccs). يتكون هذا النظام من بروتينين غشائيين هما CcsB وCcsA. يُعتقد أن مُركّب البروتين CcsBA يعمل كناقل للهيم أثناء عملية الالتصاق. [ 20 ] في بعض الكائنات الحية، مثل بكتيريا هيليكوباكتر هيباتيكوس، يوجد كلا البروتينين كبروتين واحد مُدمج. كما يحدث نقل البروتين غير المرتبط بالهيم عبر ناقل Sec.

النظام الثالث

تُنتج الميتوكوندريا في الفطريات والفقاريات واللافقاريات بروتينات السيتوكروم سي بواسطة إنزيم واحد يُسمى HCCS ( هولوسيتوكروم سي سينثاز ) أو سيتوكروم سي هيم لياز (CCHL). [ 21 ] [ 22 ] يرتبط هذا البروتين بالغشاء الداخلي للحيز بين الغشائين. [ 23 ] في بعض الكائنات الحية، مثل الخميرة Saccharomyces cerevisiae ، يُصنّع السيتوكروم سي والسيتوكروم سي 1 بواسطة إنزيمين منفصلين من إنزيمات الهيم لياز، هما CCHL وCC1HL على التوالي. [ 24 ] أما في الإنسان العاقل، فيُستخدم إنزيم HCCS واحد لتخليق كلا بروتيني السيتوكروم سي . [ 25 ]

النظام الرابع

أربعة بروتينات غشائية ضرورية لربط الهيم في السيتوكروم ب 6. ويكمن الاختلاف الرئيسي بين الأنظمة من الأول إلى الثالث في أن ربط الهيم يحدث على الجانب المقابل من الطبقة الدهنية الثنائية مقارنة بالأنظمة الأخرى. [ 18 ]

البروتينات البشرية التي تحتوي على هذا النطاق

CYCS ؛ CYC1

مراجع

  1. ↑ «لجنة التسمية التابعة للاتحاد الدولي للكيمياء الحيوية (NC-IUB). تسمية بروتينات نقل الإلكترون. توصيات 1989» . مجلة الكيمياء البيولوجية . 267 (1): 665-77 . يناير 1992. doi : 10.1016/S0021-9258(18)48544-4 . PMID 1309757 . 
  2. ↑ ألين، جيه دبليو، وجينجر، إم إل، وفيرجسون، إس جيه (نوفمبر 2004). "يجب أن يحدث نضج السيتوكرومات الميتوكوندرية من النوع c أحادية السيستين غير العادية (XXXCH) الموجودة في التريبانوسومات من خلال مسار تكوين حيوي جديد" . مجلة الكيمياء الحيوية . 383 (الجزء 3): 537-542 . doi : 10.1042/BJ20040832 . PMC 1133747. PMID 15500440 .  
  3. ↑Eaves DJ, Grove J, Staudenmann W, James P, Poole RK, White SA, Griffiths I, Cole JA (April 1998). "Involvement of products of the nrfEFG genes in the covalent attachment of haem c to a novel cysteine-lysine motif in the cytochrome c552 nitrite reductase from Escherichia coli". Molecular Microbiology. 28 (1): 205–16. doi:10.1046/j.1365-2958.1998.00792.x. PMID 9593308. S2CID 23841928.
  4. ↑Rodrigues ML, Oliveira TF, Pereira IA, Archer M (December 2006). "X-ray structure of the membrane-bound cytochrome c quinol dehydrogenase NrfH reveals novel haem coordination". The EMBO Journal. 25 (24): 5951–60. doi:10.1038/sj.emboj.7601439. PMC 1698886. PMID 17139260.
  5. ↑Hartshorne RS, Kern M, Meyer B, Clarke TA, Karas M, Richardson DJ, Simon J (May 2007). "A dedicated haem lyase is required for the maturation of a novel bacterial cytochrome c with unconventional covalent haem binding"(PDF). Molecular Microbiology. 64 (4): 1049–60. doi:10.1111/j.1365-2958.2007.05712.x. PMID 17501927. S2CID 20332910.
  6. ↑Assfalg M, Bertini I, Dolfi A, Turano P, Mauk AG, Rosell FI, Gray HB (March 2003). "Structural model for an alkaline form of ferricytochrome C"(PDF). Journal of the American Chemical Society. 125 (10): 2913–22. Bibcode:2003JAChS.125.2913A. doi:10.1021/ja027180s. PMID 12617658.
  7. ↑Pettigrew GW, Moore GR (1987). "The Function of Bacterial and Photosynthetic Cytochromes C". Cytochromes C. Springer Series in Molecular Biology. Berlin Heidelberg: Springer. pp. 113–229. doi:10.1007/978-3-642-72698-9_3. ISBN 978-3-642-72698-9.
  8. ↑ ميكي ك، سوغابي س، أونو أ، وآخرون (مايو 1994). "تطبيق إجراء استبدال جزيئي آلي لتحليل البنية البلورية للسيتوكروم c2 من رودوبسودوموناس فيريديس". أكتا كريستالوغرافيكا د . 50 (الجزء 3): 271-275 . Bibcode : 1994AcCrD..50..271M . doi : 10.1107/S0907444993013952 . PMID 15299438 .  
  9. 1 2 أمبلر، آر. بي. (مايو 1991). "تباين التسلسل في السيتوكرومات ج البكتيرية". مجلة بيوكيميكا وبيوفيزيكا أكتا (BBA) - بيوينرجيتكس . 1058 (1): 42-47 . doi : 10.1016/S0005-2728(05)80266-X . PMID 1646017 . 
  10. ↑ ليو جيه، تشاكرابورتي إس، حسين زاده بي، يو واي، تيان إس، بيتريك آي، بهاجي إيه، لو واي (أبريل 2014). "البروتينات المعدنية التي تحتوي على السيتوكروم، أو مراكز الأكسدة والاختزال من الحديد والكبريت، أو النحاس" . مجلة Chemical Reviews . 114 (8): 4366-469 . doi : 10.1021/cr400479b . PMC 4002152. PMID 24758379 .  
  11. ^ Alvarez-Paggi D، Hannibal L، Castro MA، Oviedo-Rouco S، Demicheli V، Tórtora V، Tomasina F، Radi R، Murgida DH (نوفمبر 2017). "السيتوكروم متعدد الوظائف ج: تعلم حيل جديدة من كلب قديم". المراجعات الكيميائية . 117 (21): 13382–13460 . دوى : 10.1021/acs.chemrev.7b00257 . اتش دي ال : 11336/65127 . بميد 29027792 . 
  12. 1 2 مور، جي آر (مايو 1991). "سيتوكرومات الحزمة الحلزونية ألفا الرباعية البكتيرية". بيوشيميكا إت بيوفيزيكا أكتا (BBA) - بيوإنرجيتكس . 1058 (1): 38-41 . doi : 10.1016/s0005-2728(05)80265-8 . PMID 1646016 . 
  13. ↑ كاسنر آر جيه (مايو 1991). "خصائص ارتباط الليجاند بالسيتوكرومات سي"". Biochimica et Biophysica Acta . 1058 (1): 8– 12. دوى : 10.1016 / s0005-2728 (05)80257-9 . PMID 1646027 . 
  14. ↑ رين ز، ماير ت، مكري دي إي (نوفمبر 1993). "البنية الذرية لسيتوكروم سي' مع تفكك ثنائي غير عادي مُتحكم فيه بواسطة الربيطة بدقة 1.8 أنغستروم". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 234 (2): 433-445 . doi : 10.1006/jmbi.1993.1597 . PMID 8230224 . 
  15. 1 2 كوتينيو، آي. بي.، وخافيير، إيه. في. (1994). " [ 9 ] سيتوكرومات رباعية الهيم". سيتوكرومات رباعية الهيم . طرق في علم الإنزيمات. المجلد 243. الصفحات 119-140 . doi : 10.1016/0076-6879(94)43011-X . ISBN   9780121821449PMID 7830606​​ 
  16. ↑ تشيزيك م، إيلانتاك ل، زامبوني ف، موريللي إكس، دولا أ، غيرليسكين ف، بروشي م (ديسمبر 2002). "البنية البلورية لسيتوكروم Hmc سداسي عشر الهيم ونموذج بنيوي لمركبه مع سيتوكروم c(3)" . ستراكشر . 10 (12): 1677-86 . doi : 10.1016/s0969-2126(02)00909-7 . PMID 12467575 . 
  17. ↑ لانكستر سي آر، هانت سي، كيلي جيه، ترامباور بي إل، ديتشفيلد آر (أبريل 2007). "مقارنة بين هيئات بروتين ستيغماتيلين، الحرة والمرتبطة بمركز التفاعل الضوئي ومركب السيتوكروم bc1". مجلة البيولوجيا الجزيئية . 368 (1): 197-208 . doi : 10.1016/j.jmb.2007.02.013 . PMID 17337272 . 
  18. 1 2 كرانز آر جي، ريتشارد-فوغال سي، تايلور جيه إس، فراولي إي آر (سبتمبر 2009). "تكوين السيتوكروم سي: آليات التعديلات التساهمية ونقل الهيم والتحكم في تفاعل الأكسدة والاختزال بين الهيم والحديد" . مراجعات علم الأحياء الدقيقة والبيولوجيا الجزيئية . 73 (3): 510-28 ، جدول المحتويات. doi : 10.1128/MMBR.00001-09 . PMC 2738134. PMID 19721088 .  
  19. ↑ ستيفنز جيه إم، مافريدو دي إيه، هامر آر، كريتسيلجكو بي، جودارد إيه دي، فيرجسون إس جيه (نوفمبر 2011). " نظام التكوين الحيوي للسيتوكروم سي 1" . مجلة FEBS . 278 (22): 4170-4178 . doi : 10.1111/j.1742-4658.2011.08376.x . PMC 3601427. PMID 21958041 .  
  20. ↑ فراولي إي آر، كرانز آر جي (يونيو 2009). "إنزيم CcsBA هو سينثيتاز السيتوكروم سي الذي يعمل أيضًا في نقل الهيم" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 106 (25): 10201-10206 . Bibcode : 2009PNAS..10610201F . doi : 10.1073/pnas.0903132106 . PMC 2700922. PMID 19509336 .  
  21. ↑ دومونت، م. إي.، إرنست، ج. ف.، هامبسي، د. م.، شيرمان، ف. (يناير 1987). "تحديد وتسلسل الجين المشفر لإنزيم سيتوكروم سي هيم لياز في خميرة ساكاروميسيس سيريفيسيا" . مجلة EMBO . 6 (1): 235-241 . doi : 10.1002/j.1460-2075.1987.tb04744.x . PMC 553382. PMID 3034577 .  
  22. ↑ هاميل ب، كورفست ف، جيجي ب، بونارد ج (يناير 2009). "المتطلبات البيوكيميائية لنضج السيتوكرومات من النوع ج في الميتوكوندريا". مجلة بيوشيميكا وبيوفيزيكا أكتا (BBA) - أبحاث الخلية الجزيئية . 1793 (1): 125-138 . doi : 10.1016/j.bbamcr.2008.06.017 . PMID 18655808 . 
  23. ↑ بابيت إس إي، ساذرلاند إم سي، سان فرانسيسكو بي، مينديز دي إل، كرانز آر جي (أغسطس 2015). " تكوين السيتوكروم سي في الميتوكوندريا: لم يعد لغزًا" . اتجاهات في العلوم البيوكيميائية . 40 (8): 446-55 . doi : 10.1016/j.tibs.2015.05.006 . PMC 4509832. PMID 26073510 .  
  24. ↑ شتاينر هـ، زولنر أ، هايد أ، نيوبيرت و، ليل ر (سبتمبر 1995). "التكوين الحيوي لإنزيمات الهيم اللياس الميتوكوندرية في الخميرة. الاستيراد والطي في الحيز بين الغشائين" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 270 (39): 22842-22849 . doi : 10.1074/jbc.270.39.22842 . PMID 7559417 . 
  25. ↑ برنارد دي جي، غابيلي إس تي، دوجاردان جي، ميرشانت إس، هامل بي بي (ديسمبر 2003). "الخصائص المتداخلة لإنزيمات السيتوكروم سي وإنزيمات الهيم لياز سي1 في الميتوكوندريا" . مجلة الكيمياء البيولوجية . 278 (50): 49732-49742 . doi : 10.1074/jbc.M308881200 . PMID 14514677 .