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 la oxidasa terminal plastídica relacionada . [3] [4]
AOX | ||||||||
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Identificadores | ||||||||
Símbolo | AOX | |||||||
Pfam | PF01786 | |||||||
InterPro | IPR002680 | |||||||
Superfamilia OPM | 357 | |||||||
Proteína OPM | 3w54 | |||||||
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La oxidasa proporciona una ruta alternativa para los electrones que pasan a través de la cadena de transporte de electrones para reducir el oxígeno. Sin embargo, como varios pasos de bombeo de protones se omiten en esta vía alternativa, la activación de la oxidasa reduce la generación de ATP. Esta enzima se identificó por primera vez como una ruta de oxidasa distinta de la citocromo c oxidasa, ya que la oxidasa alternativa es resistente a la inhibición por el cianuro venenoso . [5]
Función
Esta vía metabólica que conduce a la oxidasa alternativa diverge de la cadena de transporte de electrones unida al citocromo en la reserva de ubiquinona . [6] La respiración por 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 del oxígeno y la infección por patógenos, así como otros factores que reducen el flujo de electrones a través de la vía del citocromo de la respiración. [7] [8] Aunque el beneficio conferido por esta actividad sigue siendo incierto, puede mejorar la capacidad de un organismo para resistir estos estreses manteniendo el estado oxidado de los componentes de transporte de electrones aguas arriba, reduciendo así el nivel de estrés oxidativo inducido por sobrereducido portadores de electrones. [9]
Inusualmente, la forma del 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 ve en los fungicidas de estrobilurina que se dirigen al complejo III , como azoxistrobina, picoxistrobina y fluoxastrobina. [16] Sin embargo, como la vía alternativa genera menos ATP, estos fungicidas siguen siendo eficaces para prevenir la germinación de las 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 fuertemente unida a la membrana mitocondrial interna desde el lado de la matriz [18] Se ha predicho que la enzima contiene un centro de diiron 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 de 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 derivado de una proteína transitoria , que probablemente se forma en un residuo de tirosina . [21]
Ver también
- Oxidasa terminal de plastidios
- Metaloproteína
- Química bioinorgánica
- Cofactor
Referencias
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- ^ Sluse FE, Jarmuszkiewicz W (1998). "Oxidasa alternativa en la red respiratoria mitocondrial ramificada: una descripción general de la estructura, función, regulación y papel" . Braz. J. Med. Biol. Res . 31 (6): 733–47. doi : 10.1590 / S0100-879X1998000600003 . PMID 9698817 .
- ^ McDonald AE, Amirsadeghi S, Vanlerberghe GC (2003). "Ortólogos procariotas de oxidasa alternativa mitocondrial y oxidasa terminal del plastidio". Plant Mol. Biol . 53 (6): 865–76. doi : 10.1023 / B: PLAN.0000023669.79465.d2 . PMID 15082931 . S2CID 41525108 .
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enlaces externos
- Proteínas de transporte de electrones
- Entrada de InterPro sobre oxidasas alternativas
- alternativa + oxidasa en los encabezados de temas médicos (MeSH) de la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU .
- Seminario del curso virtual de introducción a la investigación de raíces de respiración alternativa