석시 네이트 탈수소 효소 : 구조, 기능, 조절, 질병 - 생물학 - 2026

S uccinato dehydrogenase ( SDH )는 전자 수송 사슬의 복합체 II로도 알려져 있으며, Krebs주기와 전자 수송 사슬 (세포 호흡) 모두에 작용하는 효소 활성을 가진 미토콘드리아 단백질 복합체입니다.

모든 호기성 세포에 존재하는 효소입니다. 진핵 생물에서는 내부 미토콘드리아 막과 밀접하게 관련된 복합체이며, 원핵 생물에서는 원형질막에서 발견됩니다.

미토콘드리아 석시 네이트 탈수소 효소 복합체의 일반 계획 (출처 : Myself, Fvasconcellos 벡터화 기반. / Public domain, via Wikimedia Commons)

1910 년경에 발견되어 Singer와 Kearney가 1954 년에 처음 정제 한 석시 네이트 탈수소 효소 복합체는 여러 가지 이유로 광범위하게 연구되었습니다.

-크렙스 회로 (구연산 회로 또는 트리 카르 복실 산 회로)와 전자 수송 사슬 (숙신산 염에서 푸마 레이트로의 산화를 촉매 함)에서 모두 작동합니다.

-그 활성은 다른 활성제와 억제제에 의해 조절되며

-다음과 관련된 복합체 : 헴 그룹에 결합되지 않은 철, 불안정한 황 및 플라 빈 아데닌 디 뉴클레오티드 (FAD)

그것은 핵 게놈에 의해 암호화되며, 각각의 서브 유닛 (A, B, C, D)을 암호화하는 네 가지 유전자의 돌연변이가 다양한 임상상을 초래한다는 것이 입증되었습니다. 즉, 관점에서 보면 상당히 부정적 일 수 있습니다. 인간의 육체적 완전성의.

구조

석시 네이트 탈수소 효소 복합체는 핵 게놈에 의해 암호화 된 4 개의 서브 유닛 (헤테로 트레이 머)으로 구성되어 미토콘드리아 게놈에 의해 암호화 된 서브 유닛이없는 전자 수송 사슬에서 유일한 산화 적 인산화 복합체입니다.

또한이 복합체는 촉매 작용 동안 내부 미토콘드리아 막을 통해 양성자를 펌핑하지 않는 유일한 복합체입니다.

돼지 심장 세포의 효소 복합체를 기반으로 수행 된 연구에 따르면 석시 네이트 탈수소 효소 복합체는 다음으로 구성됩니다.

- 내부 미토콘드리아 막에서 미토콘드리아 기질로 확장 되는 친수성 " 머리 " 및

- 내부 미토콘드리아 막에 박혀 있고 미토콘드리아의 용해성 막간 공간으로 돌출하는 작은 부분을 가진 소수성 " 꼬리 "

석시 네이트 탈수소 효소 복합체의 구조 (출처 : Zephyris at the English language Wikipedia / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) via Wikimedia Commons)

친수성 부분의 구조

친수성 헤드는 SdhA (70kDa) 및 SdhB (27kDa) 서브 유닛 (효모의 Sdh1 및 Sdh2)으로 구성되며, 이것은 복합체의 촉매 중심을 구성합니다.

SdhA 및 SdhB 서브 유닛은 전자를 유비 퀴논 (호흡기 복합체 I, II 및 III 사이에서 전자를 운반하는 분자 인 코엔자임 Q10)으로 전달하는 데 참여하는 산화 환원 보조 인자를 포함합니다.

SdhA 서브 유닛은 석시 네이트 (효소의 주 기질)에 대한 결합 부위 바로 그 구조에 공유 결합 된 보조 인자 FAD (산화 환원 반응에 참여하는 조효소)를 가지고 있습니다.

SdhB 서브 유닛에는 유비 퀴논으로의 전자 전달을 매개하는 3 개의 철-황 (Fe-S) 중심이 있습니다. 중심 중 하나 인 2Fe-2S는 SdhA 서브 유닛의 FAD 사이트에 가깝고 나머지 (4Fe-4S 및 3Fe-4S)는 첫 번째에 인접 해 있습니다.

특히, 구조 연구는 SdhB 서브 유닛이 복합체의 친수성 촉매 도메인과 막 "앵커"(소수성) 도메인 사이의 계면을 형성한다는 것을 나타냅니다.

소수성 부분의 구조

언급 된 바와 같이 복합체의 막 도메인은 SdhC (15kDa) 및 SdhD (12-13kDa) 서브 유닛 (효모의 Sdh3 및 Sdh4)으로 구성되며, 이는 각각 3 개의 막 횡단 나선에 의해 형성되는 통합 막 단백질입니다. .

이 도메인은 SdhC와 SdhD 서브 유닛 사이의 계면에 부착 된 heme b 부분을 포함하며, 각각은 이들을 함께 유지하는 두 개의 히스티딘 리간드 중 하나를 제공합니다.

이 효소에서 유비 퀴논에 대한 두 개의 결합 부위가 검출되었습니다.

Qp (근위에 대한 p) 로 알려진 고친 화성 부위 는 미토콘드리아 매트릭스와 마주하고 SdhB, SdhC 및 SdhD 서브 유닛에 위치한 특정 아미노산 잔기로 구성됩니다.

Qd (원위의 경우 d) 라고도하는 낮은 친 화성 부위 는 복합체가 삽입 된 내부 미토콘드리아 막의 부분, 즉 막간 공간에 더 가깝게, 즉 세포 기관 매트릭스에서 더 멀리 떨어져 있습니다.

전체적으로 총 복합체는 200kDa에 가까운 분자량을 가지며 단백질 1 밀리그램 당 플라 빈 4.2-5.0 나노 몰, 플라 빈 1 몰당 철 2-4g의 비율을 갖는 것으로 확인되었습니다.

함수

효소 복합체 석시 네이트 탈수소 효소는 미토콘드리아에서 중요한 기능을 수행하는데, 이는 Krebs주기 (아세틸 -CoA 분해에 참여)에 참여할뿐만 아니라 에너지 생산에 필수적인 호흡 사슬의 일부이기 때문입니다. ATP 형태로.

즉, 중간 대사와 호기성 ATP 생산을위한 핵심 효소입니다.

-구연산 회로에서 숙시 네이트를 푸마 레이트로 산화시키는 역할을합니다.

-전자 수송 사슬의 복합 III에 숙시 네이트의 산화에서 파생 된 전자를 공급하여 산소를 줄이고 물을 형성합니다.

-전자 수송은 내부 미토콘드리아 막을 가로 질러 전기 화학적 구배를 생성하여 ATP 합성에 유리합니다.

또는 전자를 사용하여 유비 퀴논 풀에서 분자를 감소시켜 동일한 호흡 사슬에서 발생하거나 외인성 공급원에서 나오는 슈퍼 옥사이드 음이온을 감소시키는 데 필요한 환원 당량을 생성 할 수 있습니다.

Succinate Dehydrogenase Complex (출처 : Johnhfst / Public domain, via Wikimedia Commons)

어떻게 작동합니까?

복합체의 A 서브 유닛 (보효소 FAD에 공유 결합 된 것)은 기질, 푸마 레이트 및 숙시 네이트뿐만 아니라 생리적 조절제 인 옥 살로 아세테이트 (경쟁적 억제제) 및 ATP에 결합합니다.

ATP는 옥 살로 아세테이트와 SDH 복합체 사이의 결합을 대체 한 다음 숙시 네이트에서 SdhA 서브 유닛으로 "전달"된 전자는 SdhB 서브 유닛에 존재하는 철 및 황 원자 그룹으로 전달됩니다. 코엔자임 FAD.

B 서브 유닛에서이 전자는 SdhC 및 SdhD 서브 유닛의 heme b 사이트에 도달하여 퀴논 결합 부위를 통해 퀴논 코엔자임으로 "전달"됩니다.

숙시 네이트에서 이러한 수송 체를 통해 그리고 산소 인 최종 수용체로의 전자 흐름은 호흡 사슬에 연결된 인산화를 통해 각 전자 쌍에 대해 1.5 ATP 분자의 합성과 연결됩니다.

효소 결함

숙시 네이트 탈수소 효소 복합체의 A 서브 유닛을 코딩하는 유전자의 돌연변이는 유아기에 뇌병증을 유발하는 것으로보고 된 반면, B, C 및 D 서브 유닛을 코딩하는 유전자의 돌연변이는 종양 형성과 관련이 있습니다.

규제

석시 네이트 탈수소 효소 복합체의 활성은 인산화 및 아세틸 화 와 같은 번역 후 변형에 의해 조절 될 수 있지만 활성 부위의 억제도 발생할 수 있습니다.

일부 라이신 잔기의 아세틸 화는이 효소의 활성을 감소시킬 수 있으며이 과정은 SIRT3로 알려진 데 아세틸 라제 효소에 의해 수행됩니다. 인산화는 효소에 동일한 영향을 미칩니다.

이러한 변형 외에도 SDH 복합체는 Krebs 회로의 중간체, 특히 oxaloacetate 및 succinate에 의해 조절됩니다 . 옥 살로 아세테이트는 강력한 억제제 인 반면, 숙시 네이트는 활성화 제 역할을하는 옥 살로 아세테이트의 해리를 선호합니다.

숙시 네이트 탈수소 효소 결핍

숙시 네이트 탈수소 효소 결핍은 미토콘드리아 호흡 사슬의 이상 또는 장애입니다. 이 결핍은 SDHA (또는 SDHAF1), SDHB, SDHC 및 SDHD 유전자의 돌연변이로 인해 발생합니다.

다양한 조사에서 이들 유전자, 특히 SDHA에서 동형 접합 및 이종 접합 돌연변이가 나타났습니다. 이러한 유전자의 돌연변이는 단백질 (SDHA, B, C 또는 D 서브 유닛 중 하나)에서 아미노산 치환을 일으키거나 그렇지 않으면 비정상적으로 짧은 단백질을 인코딩합니다.

결과적으로 아미노산 치환과 비정상적으로 짧은 단백질 암호화는 SDH 효소의 장애 또는 변경으로 이어지며, 이는 미토콘드리아가 에너지를 생산하는 최적의 능력에 실패하게합니다. 이것은 과학자들이 미토콘드리아 호흡 사슬 장애라고 부르는 것입니다.

이 장애는 인간에게 다양한 방식으로 표현형으로 표현 될 수 있습니다. 가장 잘 알려진 것은 언어 발달의 결핍 또는 부족, 경련성 사지 마비, 비자발적 근육 수축 (근긴장 이상), 근력 약화, 심근 병증 등입니다.

석시 네이트 탈수소 효소 결핍증이있는 일부 환자는 리병이나 킨스-세르 증후군이 발생할 수 있습니다.

탈수소 석 신산 결핍은 어떻게 감지됩니까?

특정 연구에서는 호흡 사슬의 정량적 효소 생화학 적 분석뿐만 아니라 정 성적 조직 화학적 검사 및 분석의 사용을 제안합니다. 다른 사람들은 연구중인 서브 유닛의 엑손의 중합 효소 연쇄 반응 (PCR)에 의한 완전한 증폭과 각각의 시퀀싱을 제안합니다.

트리 카르 복실 산 회로 (Krebs 회로). 가져 와서 편집 : Narayanese, WikiUserPedia, YassineMrabet, TotoBaggins (Alejandro Porto가 스페인어로 번역).

관련 질병

석시 네이트 탈수소 효소의 결핍으로 인해 미토콘드리아 호흡 사슬의 장애에 의해 생성되는 표현형 표현이 많이 있습니다. 그러나 증후군이나 질병에 관해서는 다음과 같이 논의됩니다.

리 증후군

산화 적 인산화 경로까지 피루 베이트-탈수소 효소 복합체에 영향을 미치는 핵 게놈 (이 경우 숙시 네이트 탈수소 효소의 경우)의 돌연변이와 관련된 진행성 신경 질환입니다.

증상은 개인의 첫해 이전에 나타나지만 비정형적인 경우에는 청소년기에 첫 번째 증상이 관찰되었습니다.

가장 일반적으로 관찰되는 증상 중에는 두부 조절 상실을 동반 한 긴장 저하, 비자발적 움직임, 반복적 인 구토, 호흡기 문제, 안구를 움직일 수 없음, 피라미드 형 및 추 체외 징후 등이 있습니다. 발작은 흔하지 않습니다.

이 질병은 산전 진단에서 발견 될 수 있습니다. 알려진 치료법이나 특정 치료법은 없지만 일부 전문가는 특정 비타민 또는 보조 인자로 치료를 제안합니다.

위장관 기질 종양 (GIST)

일반적으로 GIST라고 불리는 이것은 위장관 종양의 일종으로, 일반적으로 위나 소장과 같은 부위에서 발생합니다. 이들의 원인은 ICC 세포 또는 Cajal의 간질 세포라고하는 고도로 특수화 된 세포의 특정 그룹 때문인 것으로 생각됩니다.

GIST의 원인에 대한 다른 고려 사항은 일부 저자에 따르면 종양의 90 %를 유발하는 특정 유형의 유전자 돌연변이입니다. 관련된 유전자 : KIT, PDGFRA, 숙시 네이트 탈수소 효소 (SDH) 유전자-결핍.

숙시 네이트 탈수소 효소 (SDH)-결핍, 주로 젊은 여성에서 발생하고, 위장에 종양을 생성하며, 비교적 빈번하게 림프절로 전이됩니다. 소아에서 적은 비율이 발생하며 대부분의 경우 SDHB 서브 유닛의 발현 부족 때문입니다.

Kearns-Sayre 증후군

석시 네이트 탈수소 효소 결핍증이있는 일부 환자는 Kearns-Sayre 증후군을 나타낼 수 있습니다. 이 질환은 미토콘드리아 장애와 관련이 있으며 안구의 움직임이없는 것이 특징입니다.

이 질환의 다른 특징으로는 색소 성 망막염, 난청, 심근 병증 및 중추 신경계 장애가 있습니다. 이러한 증상은 일반적으로 환자가 20 세가되기 전에 나타납니다. 이 상태에 대한 알려진 산전 진단은 없습니다.

이 질병에 대한 알려진 치료법도 없습니다. 치료는 완화 적입니다. 즉, 질병을 치료하는 것이 아니라 질병의 영향을 줄이는 데만 효과가 있습니다. 다른 한편으로, 감염된 장기의 수와받은 의학적 치료에 따라 다르지만 기대 수명은 비교적 정상입니다.

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