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Subunidad III de la citocromo c oxidasa

Localización del gen MT-CO3 en el genoma mitocondrial humano. MT-CO3 es uno de los tres genes mitocondriales de la subunidad de la citocromo c oxidasa (recuadros naranjas). La s...

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Localización del gen MT-CO3 en el genoma mitocondrial humano. MT-CO3 es uno de los tres genes mitocondriales de la subunidad de la citocromo c oxidasa (recuadros naranjas).

La subunidad III de la citocromo c oxidasa (COX3) es una enzima que en humanos está codificada por el gen MT-CO3 . [ 6 ] Es una de las principales subunidades transmembrana de la citocromo c oxidasa . También es una de las tres subunidades codificadas por el ADN mitocondrial (ADNmt) ( MT-CO1 , MT-CO2 , MT-CO3) del complejo IV respiratorio . Sus variantes se han asociado con miopatía aislada, encefalomiopatía grave , neuropatía óptica hereditaria de Leber , deficiencia del complejo IV mitocondrial y mioglobinuria recurrente . [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

Estructura

El gen MT-CO3 produce una proteína de 30 kDa compuesta por 261 aminoácidos . [ 10 ] [ 11 ] COX3, la proteína codificada por este gen, es un miembro de la familia de la subunidad 3 de la citocromo c oxidasa . Esta proteína se localiza en la membrana mitocondrial interna . COX3 es una proteína transmembrana de múltiples pasos: en humanos, contiene 7 dominios transmembrana en las posiciones 15–35, 42–59, 81–101, 127–147, 159–179, 197–217 y 239–259. [ 8 ] [ 9 ]

Función

La citocromo c oxidasa ( EC 1.9.3.1 ) es la enzima terminal de la cadena respiratoria de las mitocondrias y de muchas bacterias aerobias. Cataliza la transferencia de electrones del citocromo c reducido al oxígeno molecular:

4 citocromo c +2 + 4 H + + O 2⇌{\displaystyle \rightleftharpoons }4 citocromo c +3 + 2 H 2 O

Esta reacción está acoplada al bombeo de cuatro protones adicionales a través de la membrana mitocondrial o bacteriana. [ 12 ] [ 13 ]

La citocromo c oxidasa es un complejo enzimático oligomérico que se localiza en la membrana interna mitocondrial de los eucariotas y en la membrana plasmática de los procariotas aerobios. La estructura central de la citocromo c oxidasa procariota y eucariota contiene tres subunidades comunes: I , II y III . En los procariotas, las subunidades I y III pueden estar fusionadas y, en ocasiones, se encuentra una cuarta subunidad, mientras que en los eucariotas existe un número variable de subunidades pequeñas adicionales. [ 14 ]

Dado que los sistemas respiratorios bacterianos son ramificados, poseen varias oxidasas terminales distintas, en lugar de la única oxidasa de citocromo c presente en los sistemas mitocondriales eucariotas. Si bien las oxidasas de citocromo o no catalizan la oxidación del citocromo c, sino la del quinol (ubiquinol), pertenecen a la misma superfamilia de oxidasas de hemo-cobre que las oxidasas de citocromo c. Los miembros de esta familia comparten similitudes de secuencia en las tres subunidades centrales: la subunidad I es la más conservada, mientras que la subunidad II es la menos conservada. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]

Importancia clínica

Se ha observado que las mutaciones en los genes de las subunidades de la citocromo c oxidasa codificadas por el ADN mitocondrial están asociadas con miopatía aislada , encefalomiopatía grave , neuropatía óptica hereditaria de Leber , deficiencia del complejo IV mitocondrial y mioglobinuria recurrente . [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

Neuropatía óptica hereditaria de Leber (LHON)

La LHON es una enfermedad hereditaria materna que provoca una pérdida aguda o subaguda de la visión central debido a una disfunción del nervio óptico . En algunos pacientes también se han descrito defectos de conducción cardíaca y neurológicos. La LHON se origina por mutaciones primarias del ADN mitocondrial que afectan a los complejos de la cadena respiratoria. Las mutaciones en las posiciones 9438 y 9804, que dan lugar a cambios de aminoácidos de glicina -78 a serina y alanina -200 a treonina , se han asociado con esta enfermedad. [ 18 ] [ 8 ] [ 9 ]

Deficiencia del complejo IV mitocondrial (MT-C4D)

La deficiencia del complejo IV (deficiencia de COX) es un trastorno de la cadena respiratoria mitocondrial con manifestaciones clínicas heterogéneas, que van desde miopatía aislada hasta enfermedad multisistémica grave que afecta a varios tejidos y órganos. Las características incluyen miocardiopatía hipertrófica , hepatomegalia y disfunción hepática , hipotonía , debilidad muscular , intolerancia al ejercicio , retraso del desarrollo , retraso del desarrollo motor , retraso mental , acidemia láctica , encefalopatía , ataxia y arritmia cardíaca . Algunos individuos afectados manifiestan una miocardiopatía hipertrófica fatal que resulta en muerte neonatal y un subconjunto de pacientes manifiesta el síndrome de Leigh . Las mutaciones G7970T y G9952A se han asociado con esta enfermedad. [ 7 ] [ 19 ] [ 8 ] [ 9 ]

Mioglobinuria mitocondrial recurrente (RM-MT)

La mioglobinuria recurrente se caracteriza por ataques recurrentes de rabdomiólisis ( necrosis o desintegración del músculo esquelético) asociados con dolor y debilidad muscular, seguidos de la excreción de mioglobina en la orina. Se ha asociado con la deficiencia del complejo IV mitocondrial. [ 20 ] [ 8 ] [ 9 ]

Subfamilias

  • Citocromo o ubiquinol oxidasa, subunidad III InterPro : IPR014206 
  • Citocromo aa3 quinol oxidasa, subunidad III InterPro : IPR014246 

Interacciones

Se ha demostrado que COX3 tiene 15 interacciones proteína-proteína binarias , incluidas 8 interacciones de co-complejo. COX3 parece interactuar con SNCA, KRAS , RAC1 y HSPB2 . [ 21 ]

Referencias

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  2. 1 2 3 GRCm38: Versión 89 de Ensembl: ENSMUSG00000064358 – Ensembl , mayo de 2017
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Lecturas adicionales

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Este artículo incorpora texto de la Biblioteca Nacional de Medicina de los Estados Unidos , que es de dominio público .