A citokróm c ( eng. cyt c ) egy kis hem tartalmú fehérje, a citokrómok osztályába tartozik, szerkezetében c típusú hemet tartalmaz . Két funkciót lát el a cellában. Egyrészt a mitokondriális belső membránhoz lazán kötődő egyelektronos hordozó , a légzési lánc szükséges alkotóeleme . Oxidálható és redukálható, de nem köti meg az oxigént. Másrészt bizonyos körülmények között leválhat a membránról, feloldódhat az intermembrán térben, és aktiválhatja az apoptózist . Ez a kettősség a citokróm c molekula sajátos tulajdonságaihoz kapcsolódik .
A citokróm c egy kicsi , 12 kDa molekulatömegű fehérje . Más citokrómoktól eltérően ez egy jól oldódó fehérje (oldékonysága körülbelül 100 g/l ).
A citokróm c szerkezetében egy c típusú hemet tartalmaz , amely kovalens kötést képez cisztein-maradékokon ( Cys-14 és Cys-17) keresztül.
Emberben a citokróm c-t a CYCS nukleáris gén kódolja [2] .
A citokróm c inaktív prekurzorként, az apocitokrómként szintetizálódik . Transzlációja és kotranszlációs módosulása a citoplazmában történik.
A további éréshez az apocitokrómot és a hem b -t (Fe-protoporfirin IX) a mitokondriális intermembrán térbe kell szállítani .
A hem chaperonok gyakran részt vesznek a hem b szállításában az intermembrán térbe. [3]
Az apocitokróm külső membránon keresztüli importja eltér a normál fehérje-transzporttól a mitokondriumokba. Ez a folyamat magában foglalja a holocitokróm-c-szintáz fehérjét (HCCS, a hem-liáz másik neve), amely egyidejűleg a hemet az apocitokrómhoz köti. Ugyanakkor a citokróm tömörebb szerkezetet vesz fel, és aktívvá válik. Fontos, hogy a kovalens kötődés előtt a hem vas mennyiségét redukálni kell, az apocitokróm ciszteineket pedig oxidálni kell. A cisztein oxidációját diszulfid kötés kialakításával a tiol-diszulfid oxidoreduktáz enzim végzi. [3]
A citokróm bioszintézise a különböző szervezetekben eltérő, és még mindig nincs általánosan elfogadott nómenklatúra a folyamatban részt vevő fehérjékre. [3]
A citokróm c fő funkciója az elektronok átvitele a mitokondriális légzési lánc III ( koenzim Q -Cyt C reduktáz vagy citokróm-bc1-komplex ) és IV ( citokróm c-oxidáz ) komplexei között . Ezenkívül a citokróm c apoptózist (programozott sejthalált) indukál a mitokondriumból a citoplazmába való kilépéskor, az apoptózis jelátviteli útvonalának fokozására szolgál, és számos nem apoptotikus funkcióval is rendelkezik. [négy]
Az oxidatív foszforiláció a sejtlégzés egyik legfontosabb összetevője, amely a mitokondriumok belső membránján történik a légzési lánc öt komplexének részvételével. Ez magában foglalja az elektronok egymás utáni átvitelét a komplexek között a szubsztrátról az oxigénmolekulára, a protonok konjugált pumpálását a membránközi térbe, és az ATP szintézisét a keletkező protonpotenciál miatt. Ehhez a folyamathoz elektronhordozókra van szükség, amelyek ingajáratként működnek a légzési komplexek között. Az elektronhordozók lehetnek lipidoldhatóak, membránhoz kötöttek vagy vízoldhatóak, de membránhoz kötöttek. A citokróm c vízoldható, membránhoz kötött elektronhordozó.
A citokróm c egy elektront fogad el a III-as komplexből. Ennek során visszaállítja a hem csoportját .
Továbbá a redukált citokróm a membrán felületén a IV-es komplexbe diffundál. Ez a komplex a citokróm-c-oxidáz , amely elektront fogad el a citokrómtól, majd a felhalmozott elektronokat az O 2 molekulába továbbítja, hogy létrehozza a H 2 O molekulát.
Összefoglalva, a folyamat a következő: a III-as komplex 2 elektron átvitelét katalizálja az ubikinonról 2 citokróm molekulára, 2 protont pumpálva ki a mátrixból; A IV-es komplex 4 elektron átvitelét katalizálja 4 citokróm molekuláról O 2 -re, 4 protont pumpálva ki a mátrixból.
A citokróm c szerepét az apoptózisban először olyan kísérletekben fedezték fel, ahol a citokróm kivonatokhoz dezoxiadenozin-trifoszfát hozzáadása a kaszpázaktivitás megjelenését idézte elő , és az aktivitás nem fejlődött ki citokróm nélkül. [5] Később bemutatták a kaszpázaktivitás és a mitokondriumok kapcsolatát, valamint a citokróm fő közvetítő szerepét. Kiderült, hogy még a citokróm mikroinjekciója is emlőssejtekbe apoptózist okoz. [6]
A citokróm c mind a belső, mind a külső apoptózis kialakulásában részt vesz. Az intrinsic apoptózist DNS-károsodás, metabolikus stressz vagy rosszul feltekeredett fehérjék jelenléte váltja ki. A belső apoptózis kialakulásában a legfontosabb lépés a külső mitokondriális membrán permeabilizálása. A külső (külső) apoptózist egy extracelluláris ligandum sejtmembrán receptorhoz való kapcsolódása váltja ki.
Az apoptózis aktiválásakor a citokróm a mitokondriumok intermembrán terét elhagyja a citoplazmába, és az apoptotikus proteáz aktiváló faktorhoz (Apaf-1) kötődik. Ennek eredményeként a citokróm c citoplazmába történő felszabadulása elindítja az apoptszóma kialakulását .
A citokróm c képes katalizálni az aromás szénhidrogének hidroxilezését és oxidációját.
Bemutatjuk a citokróm antioxidáns szerepét . Képes katalizálni a szuperoxid gyökök oxidációját molekuláris oxigénné. [7]
A citokróm c katalizálja a zsírsavak amidálását. Ez fontos fiziológiai szabályozók kialakulásához vezet. [nyolc]
Megváltozott, részlegesen kibontott konformáció esetén a citokróm c peroxidáz aktivitást mutat, és fokozza a kardiolipin oxidációját . [9]
A citokróm c egy konzervált fehérje, amely növényekben, állatokban és sok protistákban található. Ez a tulajdonság kis méretével együtt hasznossá teszi a citokróm c-t a kladisztikai kutatásokban. [tíz]
A citokróm c elsődleges szerkezetét egyetlen, körülbelül 100 aminosavból álló lánc képviseli. Sok jól szervezett szervezet pontosan 104 maradékot tartalmaz a láncban. [11] Emlősökben a citokróm c elsődleges szekvenciája csak néhány maradékban tér el. Például az emberi citokróm c szekvencia megegyezik a csimpánzéval, de különbözik a lóétól. [12]
A c citokrómok között viszont négy osztályt különböztetnek meg (1. osztály, 2. osztály, 3. osztály, 4. osztály), amelyek képviselői a fehérje részében, a hemek számában, az ötödik és hatodik koordinációs pozícióban lévő ligandumok számában különböznek egymástól. vas mennyisége a hemben, és ezért nagyon eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek [13] .