Извор странице Citohrom c oksidaza

[[Датотека:Cytochrome C Oxidase 1OCC in Membrane 2.png|thumb|300px|[[Kristalna struktura]] goveđe citohrom ''c'' oksidaze u [[fosfolipid]]nom dvosloju. Intermembranski prostor leži na gornjoj strani slike. Adaptirano iz {{PDB|1OCC}}(Enzim je homo [[dimer]] u ovoj strukturi)]]
[[Enzim]] '''citohrom c oksidaza''' ili '''Kompleks IV''' ({{PDB|2OCC}}, {{EC broj|1.9.3.1}}) je veliki [[transmembranski protein]]ski kompleks nađen kod [[bakterija]] i [[mitohondrija]].

On je zadnji enzim u respiratornom [[lanac prenos elektrona|lancu prenos elektrona]] mitohondrija (ili bakterija). On je lociran na membrani mitohondrija (ili bakterija). Ovaj enzim prima elektron od svakog od četiri [[citohrom c]] molekula, i prenosi iz na molekul kiseonika, konvertujući molekularni [[kiseonik]] u dva molekula vode. U tom procesu, on vezuje četiri protona iz unutrašnje vodene faze, i prenosi ih kroz membranu, čime pomaže uspostavljanju transmembranske razlike protonskog [[elektrohemijski potencijal|elektrohemijakog potencijala]], koji [[ATP sintaza]] zatim koristi za [[Adenozin-trifosfat|ATP]] sintezu.

== Struktura ==
[[Датотека:Cmplx4.PNG|thumb|300px|Podjedinice I i II Kompleksa IV, {{PDB2|2EIK}}]]
Kompleks velikog [[integrali membranski protein|integralnog membranskog proteina]] koji se kod sisara sastoji od nekoliko [[metal]]nih prostetičkih mesta i 13 proteinskih podjedinica. Deset podjedinca potiču iz jedra, a tri su sintetisane u [[mitohondrija|mitohondriji]]. Kompleks sadrži dve [[hem]] grupe, citohrom i [[citohrom a|citohrom a<sub>3</sub>]], i dva [[bakar]]na centra, -{Cu}-<sub>A</sub> i -{Cu}-<sub>B</sub><ref>{{cite journal |last1=Tsukihara|first1=T.|last2=Aoyama|first2=H.|last3=Yamashita|first3=E.|last4=Tomizaki|first4=T.|last5=Yamaguchi|first5=H.|author6=Shinzawa-Itoh K. |last7=Nakashima|first7=R.|last8=Yaono|first8=R.|last9=Yoshikawa|first9=S.|year= 1995 |title= Structures of Metal Sites of Oxidized Bovine Heart Cytochrome c Oxidase at 2.8 Å |journal= Science |volume= 269|pages= 1069–1074|doi= 10.1126/science.7652554 |pmid= 7652554 |url= http://proquest.umi.com/pqdweb?index=0&did=6765383&SrchMode=1&sid=1&Fmt=6&VInst=PROD&VType=PQD&RQT=309&VName=PQD&TS=1290023610&clientId=15382 }}</ref>. Zapravo, citohrom a<sub>3</sub> i -{Cu<sub>B</sub>}- formiraju binuklearni centar koji je mesto redukcije kiseonika. [[Citohrom c]], redukovan prethodnom komponentom respiratornog lanca (citohrom -{bc1}- kompleks, kompleks III) se nalazi blizo -{Cu}-<sub>A</sub> binuklearnog centera i prenosi elektron na njega, što dovodi do oksidacije citohroma c koji sadrži -{Fe}-<sup>3+</sup>. Redukovani -{Cu}-<sub>A</sub> center zatim prenosi elektron na citohrom a, koji ga dalje prenosi na citohrom a<sub>3</sub>- -{Cu}-<sub>B</sub> centar. Dva metalna jona ovog centra su na razmaku od 4.5 Å i oni koordiniraju [[hidroksil|hidroksilni jon]] u puno oksidovanom stanju.

[[Рендгенска структурна анализа|Kritalografske studije]] citohrom c oksidaze su pokazale neobičnu [[Posttranslaciona modifikacija|postranskripcionu modifikaciju]], kojom su vezani -{C6}- iz -{Tyr}-(244) i -{ε-N}- iz -{His}-(240) (numerisano po goveđem enzimu). To ima vitalnu ulogu u osposobljavanju citohrom a<sub>3</sub>- -{Cu}-<sub>B</sub> binuklearnog centra da prihvati četiri elektrona u procesu redukcije molekula [[kiseonik]]a do [[voda|vode]]. Za mehanizam redukcije se ranije smatralo do obuhvata [[peroksid]]nog posrednika, za koji se verovalo da dovodi do produkcije [[superoksid]]a. Međutim, trenutno prihvaćeni mehanizam se sastoji od brze redukcije četiri elektrona direktnim otvaranjem kiseonik-kiseonik veze, bez intermedijara koji bi mogli da formiraju superoksid<ref>{{VoetBiochemistry3rd |pages=818-820}}</ref>.

== Konstrukcija enzima ==
Smatra se da je mesto formiranja blizo [[Transportni protein mitohondrijalne membrane|TOM]]/TIM proteina, gde su intermedijari kompleksa dostupni da vežu podjedinice unesene iz [[citosol]]a. [[Hem]] grupe i kofaktori se umeću u podjedinice. Neke od komponenti kompleksa IV mogu da formiraju intermedijarne pod-komplekse koji se kasnije vezuju za dodatne proteine i formiraju -{COX}- kompleks. Tokom daljih modifikacija nakon sklapanja, enzim se dimerizuje, što je neophodno za formiranje aktivnog/efikasnog enzima. [[Dimer]]i su spojeni molekulom [[kardiolipin]]a.<ref>{{cite journal |last1=Khalimonchuk|first1=O.|last2=Rödel|first2=G.|year= 2005|title= Biogenesis of Cytochrome c Oxidase |journal= Mitochondrion|volume= 5 |issue= 6 |pages= 363–383|url= |doi= 10.1016/j.mito.2005.08.002 |pmid= 16199211 }}</ref><ref>{{cite journal |last1=Fontanesi|first1=F.|last2=Soto|first2=I.|last3=Horn|first3=D.|last4=Barrientos|first4=A.|year= 2006|title= Assembly of mitochondrial cytochrome c-oxidase, a complicated and highly regulated cellular process |journal= Am. J. Physiol. Cell Physiol.|volume= 294 |issue= 6 |pages= C1129-C1147|doi= 10.1152/ajpcell.00233.2006 |pmid= 16760263 }}</ref>

== Biohemija ==
Sveukupna reakcija:
: 4 -{Fe}-<sup>2+</sup>-citohrom ''c'' + 8 -{H}-<sup>+</sup><sub>in</sub> + O<sub>2</sub> → 4 -{Fe}-<sup>3+</sup>-citohrom ''c'' + 2 -{H}-<sub>2</sub>O + 4 -{H}-<sup>+</sup><sub>out</sub>

Dva elektrona se prenose sa dva [[citohrom c|citohroma c]], kroz -{Cu}-<sub>A</sub> i [[citohrom a]] mesta do citohrom a<sub>3</sub>- -{Cu}-<sub>B</sub> binuklearnog centra, redukujući metale do -{Fe}-<sup>+2</sup> i -{Cu}-<sup>+1</sup>. Hidroksidni ligand se protonuje i gubi vodu, stvarajući prazninu između metala koja se popunjava sa O<sub>2</sub>. Kiseonik se brzo redukuje, sa dva elektrona koja dolaze sa -{Fe}-<sup>+2</sup> citohroma a<sub>3</sub>, koji se konvertuje u feril okso formu (-{Fe<sup>+4</sup>=O}-). Atom kiseonika blizo -{Cu<sub>B</sub>}- preuzima jedan elektron od -{Cu<sup>+1</sup>}-, a drugi elektron i proton sa [[hidroksil]]a sa -{Tyr}-(244), koji postaje tirozilni radikal: drugi kiseonik se konvertuje u hidroksidni jon preuzimanjem dva elektrona i protona. Treći elektron koji nastaje iz još jednog citohroma c prolazi kroz prva dva nosača elektrona do citohrom a<sub>3</sub>- -{Cu<sub>B</sub>}- binuklearnog centra, i ovaj elektron i dva protona konvertuju tirozilni radikal nazad u -{Tyr}-, i hidroksil vezan za -{Cu<sub>B</sub><sup>+2</sup>}- do molekula vode. Četvrti elektron iz još jednog citohroma c prolazi kroz -{Cu<sub>A</sub>}- i citohrom a do citohrom a<sub>3</sub>- -{Cu<sub>B</sub>}- binuklearnog centra, redukujući -{Fe<sup>+4</sup>=O}- u -{Fe<sup>+3</sup>}-, pritom atom kiseonika simultano preuzima proton, regenerišući ovaj kiseonik kao hidroksilni jon koordiniran u sredini citohrom a<sub>3</sub>- -{Cu<sub>B</sub>}- centra, kao što je bio na početku ovog ciklusa. Net proces je da se četiri redukovana citohroma c koriste, zajedno sa 4 protona, da redukuju O<sub>2</sub> do dva molekula vode.

== Inhibitori ==
[[Cijanid]], [[vodonik-sulfid|sulfid]], [[azid]], i [[ugljen-monoksid]]<ref>{{cite journal |vauthors=Alonso J, Cardellach F, López S, Casademont J, Miró O |title=Carbon Monoxide Specifically Inhibits Cytochrome C Oxidase of Human Mitochondrial Respiratory Chain |journal=Pharmacol. Toxicol. |volume=93 |issue=3 |pages=142–6 |year=2003 |pmid=12969439 |doi=10.1034/j.1600-0773.2003.930306.x |url=http://web.ebscohost.com/ehost/pdfviewer/pdfviewer?vid=2&hid=13&sid=f3e295e3-d782-4229-97ec-bb01d98a6ae0%40sessionmgr15 }}{{Мртва веза|date=09. 2018 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref> se svi vezuju za citohrom c oksidazu, i [[kompetitivna inhibicija|kompetitivno]] inhibiraju protein, što dovodi do hemijske [[asfiksija|asfiksije]] ćelija. [[Metanol]] u [[denaturisani alkohol|metilisanim alkoholima]] se konvertuje u [[mravlja kiselina|mravlju kiselinu]] koja takođe inhibira neke oksidazne sisteme.

== Genetički defekti i poremećaji ==
Genetičke mutacije sa impaktom na funkcionalnost ili strukturu citohrom ''c'' oksidaze (-{COX}-) mogu da dovedu do ozbiljnih, često fatalnih [[urođene greške metabolizma|metaboličkih poremećaja]]. Takvi poremećaji se obično manifestuju u ranom detinjstvu i predominantno utiču na tkiva sa visokim energijkim zahtevima (mozak, srce, mišići). Među mnogim klasifikovanim [[mitohondrijalne bolesti|mitohondrijalnim poremećajima]], oni koji su posledica ne funkcionalnog -{COX}- enzima su najozbiljniji.<ref>{{cite journal |last1=Pecina|first1=P.|last2=Houstkova|first2=H.|last3=Hansikova|first3=H.|last4=Zeman|first4=J.|last5=Houstek|first5=J.|year= 2004 |title= Genetic Defects of Cytochrome c Oxidase Assembly |journal= Physiol. Res. |volume= 53 (Suppl. 1)| pages= S213-S223 |url= http://www.biomed.cas.cz/physiolres/pdf/53%20Suppl%201/53_S213.pdf |pmid= 15119951 }}</ref>

== Dodatne slike ==
<gallery>
 Image:Mitochondrial electron transport chain (annotated diagram).svg|-{ETC}-
 Image:Komplex IV.png|Kompleks IV
</gallery>

== Vidi još ==
* [[Citohrom c oksidaza podjedinica I]]
* [[Citohrom c oksidaza podjedinica II]]
* [[Citohrom c oksidaza podjedinica III]]

== Reference ==
{{reflist|2}}

== Literatura ==
{{Литература}}
* {{PriceEnzymology3rd}}
* {{TooneAdvancesInEnzymology}}
* {{Branden ProteinStructure2nd}}
* {{SegelEnzymeKinetics}}
{{Литература крај}}
== Spoljašnje veze ==
* [https://web.archive.org/web/20021013113802/http://www-bioc.rice.edu/~graham/CcO.html Citohrom Oksidaza]
* [https://web.archive.org/web/20090111220321/http://www2.ufp.pt/~pedros/anim/2frame-iven.htm Interaktivni molekularno model citohrom c oksidaze]
* {{UMichOPM|families|superfamily|4}}
* {{MeshName|Cytochrome-c+Oxidase}}

{{Enzimi-lat}}
{{Portal bar-lat|Molekularna i ćelijska biologija|Hemija}}

{{normativna kontrola}}

[[Категорија:Ћелијско дисање]]
[[Категорија:ЕЦ 1.9.3]]
[[Категорија:Хемопротеини]]
[[Категорија:Интегрални мембрански протеини]]