Citocromo
Citocromos são proteínas redox-ativas contendo um heme, com um átomo central de ferro (Fe) em seu núcleo, como cofator. Eles estão envolvidos na cadeia de transporte de elétrons e na catálise redox. Eles são classificados de acordo com o tipo de heme e seu modo de ligação. Quatro variedades são reconhecidas pela União Internacional de Bioquímica e Biologia Molecular (IUBMB), citocromos a, citocromos b, citocromos ce citocromo d.
A função do citocromo está ligada à mudança redox reversível do ferroso (Fe(II)) para o estado de oxidação férrico (Fe(III)) do ferro encontrado no núcleo heme. Além da classificação do IUBMB em quatro classes de citocromos, várias classificações adicionais, como citocromo o e citocromo P450, podem ser encontradas na literatura bioquímica.
História
Os citocromos foram inicialmente descritos em 1884 por Charles Alexander MacMunn como pigmentos respiratórios (miohematina ou histohematina). Na década de 1920, Keilin redescobriu esses pigmentos respiratórios e os chamou de citocromos, ou “pigmentos celulares”. Ele classificou essas proteínas heme com base na posição de sua banda de absorção de energia mais baixa em seu estado reduzido, como citocromos a (605 nm), b (≈565 nm) e c (550 nm). As assinaturas espectroscópicas de ultravioleta (UV) a visíveis de hemes ainda são usadas para identificar o tipo de heme do estado reduzido de bis-piridina ligada, ou seja, o método de hemocromo de piridina. Dentro de cada classe, citocromo a, b ou c, os primeiros citocromos são numerados consecutivamente, por exemplo cyt c, cyt c1 e cyt c2, com mais recentes exemplos designados pelo seu máximo de banda R de estado reduzido, e. cyt c559.
Estrutura e função
O grupo heme é um sistema de anel altamente conjugado (que permite que seus elétrons sejam muito móveis) em torno de um íon de ferro. O ferro nos citocromos geralmente existe em um estado ferroso (Fe2+) e férrico (Fe3+) com um ferroxo (Fe4+) estado encontrado em intermediários catalíticos. Os citocromos são, portanto, capazes de realizar reações de transferência de elétrons e catálise por redução ou oxidação de seu ferro heme. A localização celular dos citocromos depende de sua função. Eles podem ser encontrados como proteínas globulares e proteínas de membrana.
No processo de fosforilação oxidativa, uma proteína globular do citocromo cc está envolvida na transferência de elétrons do complexo III ligado à membrana para o complexo IV. O próprio Complexo III é composto por várias subunidades, uma das quais é um citocromo tipo b, enquanto a outra é um citocromo tipo c. Ambos os domínios estão envolvidos na transferência de elétrons dentro do complexo. O Complexo IV contém um domínio citocromo a/a3 que transfere elétrons e catalisa a reação do oxigênio à água. O fotossistema II, o primeiro complexo proteico nas reações dependentes de luz da fotossíntese oxigênica, contém uma subunidade do citocromo b. A ciclooxigenase 2, uma enzima envolvida na inflamação, é uma proteína do citocromo b.
No início dos anos 1960, uma evolução linear dos citocromos foi sugerida por Emanuel Margoliash que levou à hipótese do relógio molecular. A taxa de evolução aparentemente constante dos citocromos pode ser uma ferramenta útil na tentativa de determinar quando vários organismos podem ter divergido de um ancestral comum.
Tipos
Existem vários tipos de citocromo e podem ser distinguidos por espectroscopia, estrutura exata do grupo heme, sensibilidade do inibidor e potencial de redução.
Quatro tipos de citocromos são distinguidos por seus grupos prostéticos:
| Tipo | Grupo prótese |
|---|---|
| Citocromo um | heme A |
| Citocromo b | heme B |
| Citocromo c | heme C (covalentemente ligado heme b) |
| Citocromo d | heme D (Heme B com γ-spirolactone) |
Não há "citocromo e" mas o citocromo f, encontrado no complexo citocromo b6f das plantas, é um citocromo tipo c.
Nas mitocôndrias e cloroplastos, esses citocromos são frequentemente combinados no transporte de elétrons e vias metabólicas relacionadas:
| Citocromos | Combinação |
|---|---|
| um e um3 | Citocromo c oxidase ("Complexo IV") com elétrons entregues ao complexo por citocromo solúvel c (daí o nome) |
| b) e c) | Coenzima Q - citocromo c redutase ("Complexo III") |
| b)6 e f | Plastoquinol—plastocyanin reductase |
Uma família distinta de citocromos é a família do citocromo P450, assim chamada pelo pico Soret característico formado pela absorção de luz em comprimentos de onda próximos a 450 nm quando o ferro heme é reduzido (com ditionito de sódio) e complexado ao monóxido de carbono. Essas enzimas estão envolvidas principalmente na esteroidogênese e desintoxicação.