09.09.2022

ETF-дегидрогеназа


ETF-дегидрогеназа или (электронпереносящий флавопротеин)-дегидрогеназа (сокр. от англ. electron transfer flavoprotein-ubiquinone dehydrogenase) — фермент, который переносит электроны с электронпереносящего флавопротеина (ETF), растворённого в матриксе митохондрий, на мембранный переносчик электронов — убихинон. Этот фермент есть как у прокариот, так и эукариот. У этого энзима есть две простетические группы: флавин и железосерный кластер. Нехватка ETF-дегидрогеназы у человека вызывает наследственное заболевание глутаровая ацидемия второго типа. Кроме того, этот фермент — третья точка поступления электронов в ЭТЦ.

Функция

У млекопитающих этот фермент важен в β-окислении жирных кислот, катаболизме аминокислот и холина. Он связывает β-окислении жирных кислот и прочие процессы с окислительным фосфорилирование. Множество ацетил-СоА-дегидрогеназ осуществляют окисление разных субстратов (например жирных кислот), перенося электроны на электронперносящий флавопротеин (ETF). ETF-дегидрогеназа в свою очередь окисляет этот белок и переносит электроны на растворённый во внутренней мембране митохондрий убихинон, восстанавливая его до убихинола, который затем поступает в дыхательную цепь переноса электронов.

Ацил-КоА → Ацил-КоА-дегидрогеназа → ETF → ETF-дегидрогеназа → Q → Комплекс III

У растений ETF-Q-дегидрогеназа важна для выживания во время стресса и длительного периода темноты.

Реакция

ETF-дегидрогеназа катализирует следующую реакцию:

ETFвосстановленный + Q → ETFокисленный + QH2.

Механизм

Точный механизм восстановления убихинона неизвестен, но существуют две гипотезы. Согласно первой гипотезе электроны по одному передаются с ETF на низкопотенциальный ФАД. В результате в восстановленном состоянии один электрон остаётся на ФАД, а другой на железном центре. После этого восстанавливается убихинон, с переходом через стадию семихинона. Согласно второй гипотезе ETF передаёт электроны на железосерный центр, после чего происходит быстрый переброс между двумя центром и ФАД. После наступления равновесия, всё остальное происходит по вышеописанной схеме.

Структура фермента

ETF-дегидрогеназа состоит из одного структурного домена и трёх близкорасположенных функциональных доменов: ФАД-связыввающий домен, 4Fe4S-связывающий домен и убихинон-связывающий домен. ФАД глубоко погружён в белковую часть своего домена. Множество водородных связей и положительный конец диполя из α-спирали оказывают влияние на редокс-потенциал ФАД и, возможно, стабилизируют семихинон-радикал. Железосерный кластер 4Fe-4S также стабилизирован обширными водородными связями вокруг самого кластера и его цистеинов. Связывание убихинона происходит в глубоком гидрофобном кармане, который у этого фермента отличается от других убихинон-связывающих белков, таких как сукцинатдегидрогеназа. В отличие от других убихинон-связывающих ферментов, этот фермент прикрепляется к поверхности мембраны и не пересекает липидный бислой.

В медицине

Недостаток ETF-дегидрогеназы приводит к развитию глутаровой ацидимии второго типа (также известной как множественная ацил-КоА-дегидрогеназная недостаточность), которая характеризуется нарушением распада жирных кислот и аминокислот. Болезнь может вызывать ацидоз или гипогликимию. К другим симптомам относится общая слабость, увеличенная печень, сердечная недостаточность и пониженное содержание левокарнитина. В более тяжёлых случаях могут наблюдаться врожденные пороки и полный метаболитический кризис. С точки зрения генетики — это аутосомное рецессивное наследственное заболевание. По этой причине оно встречается довольно редко. У большинства пациентов выявлена однонуклеотидная замена в месте взаимодействия ФАД и убихинона Более лёгкие формы этого расстройства поддаются лечению рибофлавиновой терапией, однако, из-за разнообразия мутаций, приводящих к развитию заболевания, симптоматика и соответствующее лечение могут сильно разниться.






Яндекс.Метрика