 |
|
NADН — дегидрогеназы. Строение, локализация в мембране, кодирование субъединиц, механизмы химических реакций, катализируемых NADН — дегидрогеназами.
NADH-дегидрогеназа — один из основных комплексов, входящих в состав ЭТЦ митохондрий, обеспечивающих градиент протонов, необходимого для создания АТР, а также один из попутно транспортирующих электроны на кислород. Строго говоря, представляет собой комплекс размерами от 14(предельный минимум) до 40 белков у разных организмов, образующих собой «старый башмак» массой 600-900кДа в плазматической мембране клетки. Такая организация обусловлена тем, что при расположении этих белков в мембране по отдельности эффективность ЭТЦ из-за их разрозненности будет очень мала, а при при образовании ещё больших комплексов — возрастает риск выхода из строя всей системы из-за одной «поломки». Таким образом, комплекс NADH – дегидрогеназы является максимально оптимизированным для добычи клеткой количества энергии, достаточного для обеспечения её метаболизма.
NADH-дегидрогеназу можно разделить для описания на 2 субкомплекса: первый, как нетрудно догадаться - «голенище», повёрнутое в матрикс митохондрии, представляет собой группу белков, основой которой служат флавопротеин, железопротеин и связанный убихинон. Флавопротеин состоит из 3-х белков массой 51, 24 и 10 кДа, связанных с флафинмононуклеотидом — соединением, основой которого является остаток рибофлавина, витамина B2: данный элемент конструкции служит в качестве акцептора электрона, полученного от восстановленного НАДН (к НАДФН комплекс имеет низкое сродство). При этом Ео НАДН/НАД+= -0.32В, а у ФМН — -0.12В — всё путём, можно идти дальше. С него электрон уходит на железопротеин, представляющий собой комплекс из 3-х 4Fe4S-белков N-1, N-3 и N-4. В транспорте электрона при этом участвуют лишь два последних. После этого электрон попадает на «связанный» убихинон: после того, как она схватит пару электронов и пару протонов, переносчик убежит в другой субкомплекс - «подошву». Данный конгломерат состоит минимум из 7 белков. Основной задачей комплекса при этом является транспорт электронов на свободный убихинон из внутренней мембраны митохондрии. При этом ОВР уже не позволяет реакции идти за счёт разницы в нём (и в том, и в том убихиноне Ео=0), так что реакция протекает только из-за отрицательного Ео НАДН: ΔЕ=0.3В, и этого вполне достаточно, чтобы она шла без затрат энергии. Что же касается кодирования субъединиц, то 7 белков из обязательных (в том числе флавомонопротеин и Ip) кодируются ядерным геномом, а ещё семь — митохондриальным.
Немаловажно то, что при отдаче электронов убихиноном протоны в его составе уходят в межмембранное пространство, протонный резервуар митохондрий, а при поглощении их свободным убихиноном поглощаются уже из матрикса. Таким образом, комплекс I ЦПЭ митохондрий качает сам два и ещё один через свободный убихинон протона за одну ходку.
Классическими ингибиторами комплекса 1 являются ротенон, амитал натрия, пиерицидин А и разного рода барбитураты. Ротенон — флавоноид из корней тропических растений, блокирует транспорт электронов между терминальным FeS-белком и молекулой свободного убихинона. Используется в основном как инсектицид и рыбный яд. Пиерицидин — антибиотик, вырабатываемый стрептококками и являющийся аналогом убихинона, конкурирующим с ним за места связывания.