사이토크롬 b
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1. 개요
사이토크롬 b는 약 400개의 아미노산 잔기로 구성된 막 단백질로, 호흡 사슬 복합체 III의 구성 요소이며, 헴 그룹을 포함한다. 진핵생물의 미토콘드리아와 호기성 원핵생물에서 퀴놀을 산화하여 시토크롬 c를 환원시키고, ATP 합성에 사용되는 프로톤 구배를 형성하는 데 기여한다. 사이토크롬 b는 생물의 계통 발생 관계를 결정하기 위한 미토콘드리아 DNA의 영역으로 사용되며, 유전자 변이는 운동 불내성 및 아토바쿠온과 같은 약물 내성을 유발할 수 있다.
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| 사이토크롬 b | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| EC 번호 | 1.10.2.2 1.10.99.1 |
| 명칭 | |
| 영어 명칭 | cytochrome b |
| 기타 명칭 | CYB, CYTB |
| 식별 | |
| Pfam | Cytochrom_B_C Cytochrom_B_N |
| InterPro | IPR005798 IPR005797 |
| SMART | SM00071 |
| PROSITE | PDOC00171 |
| SCOP | 3bcc |
| TCDB | 3.D.3 |
| OPM family | 3 |
| OPM protein | 3h1j |
| CDD | cd00284 |
| PDB | 1L0L |
| 상세 정보 | |
| 기능 | 전자 전달 사슬에 관여하는 막 단백질 |
2. 구조 및 기능
사이토크롬 b는 약 400개의 아미노산 잔기로 구성된 8회 막관통 단백질이다. 보결 분자단으로 2개의 헴 b(b)와 b)를 결합하고 있다. 진핵생물의 미토콘드리아나 호기성 원핵생물에서 호흡 사슬복합체 III (bc1 복합체)의 서브 유닛이 된다. 이 복합체는 퀴놀을 산화하여 사이토크롬 c를 환원시키는 동시에 막을 사이에 두고 프로톤을 수송하여 ATP 합성에 사용되는 프로톤 구배를 형성한다.[10]
2. 1. 헴 그룹
사이토크롬 b/b는 약 400개의 아미노산 잔기로 구성된 통합 막 단백질로, 아마도 8개의 막횡단 나선을 가지고 있다. 식물과 시아노박테리아에서 사이토크롬 b는 petB와 petD 유전자에 의해 암호화된 두 개의 단백질 소단위체로 구성된다. 사이토크롬 b/b는 b와 b으로 알려진 두 개의 헴 그룹을 비공유 결합한다. 4개의 보존된 히스티딘 잔기는 이 두 헴 그룹의 철 원자에 대한 리간드로 추정된다.[2][3]헴 그룹은 내부 전자 전달 경로의 핵심 부분이며, 두 개의 퀴놀 산화 복합체의 기능에 필수적이다. 두 개의 b/b 단위체는 또한 퀴놀 진입 경로를 형성한다.[4]
2. 2. 단백질 소단위체
사이토크롬 b/b는 약 400개의 아미노산 잔기로 구성된 통합 막 단백질로, 아마도 8개의 막횡단 나선을 가지고 있다. 식물과 시아노박테리아에서 사이토크롬 b는 petB와 petD 유전자에 의해 암호화된 두 개의 단백질 소단위체로 구성된다.[2][3] 사이토크롬 b/b는 b와 b으로 알려진 두 개의 헴 그룹을 비공유 결합한다. 4개의 보존된 히스티딘 잔기는 이 두 헴 그룹의 철 원자에 대한 리간드로 추정된다.[2][3]헴 그룹은 내부 전자 전달 경로의 핵심 부분이며, 두 개의 퀴놀 산화 복합체의 기능에 필수적이다. 두 개의 b/b 단위체는 또한 퀴놀 진입 경로를 형성한다.[4]
2. 3. 호흡 사슬에서의 역할
사이토크롬 b/b6는 약 400개의 아미노산 잔기로 구성된 통합 막 단백질로, 아마도 8개의 막횡단 나선을 가지고 있다. 식물과 시아노박테리아에서 사이토크롬 b6는 petB와 petD 유전자에 의해 암호화된 두 개의 단백질 소단위체로 구성된다. 사이토크롬 b/b6는 b562와 b566으로 알려진 두 개의 헴 그룹을 비공유 결합한다. 4개의 보존된 히스티딘 잔기는 이 두 헴 그룹의 철 원자에 대한 리간드로 추정된다.[2][3]헴 그룹은 내부 전자 전달 경로의 핵심 부분이며, 두 개의 퀴놀 산화 복합체의 기능에 필수적이다. 두 개의 b/b6 단위체는 또한 퀴놀 진입 경로를 형성한다.[4]
진핵생물의 미토콘드리아나 호기성 원핵생물에서 호흡 사슬복합체 III(bc1 복합체)의 서브 유닛이 된다. 이 복합체는 퀴놀을 산화하여 사이토크롬 c를 환원시키는 동시에 막을 사이에 두고 프로톤을 수송하여 ATP 합성에 사용되는 프로톤 구배를 형성한다.[10]
3. 계통 발생학적 활용
사이토크롬 b는 미토콘드리아 DNA에 암호화된 유전자로, 서열의 변이성을 이용하여 생물 간의 계통 분석을 수행하고 과나 속 내부의 계통 관계를 파악하는 데 활용된다.[5][12]
3. 1. 유용성
사이토크롬 b는 서열 변이성이 높아 생물의 계통발생 관계를 결정하기 위한 미토콘드리아 DNA의 영역으로 흔히 사용된다. 이는 과 및 속 내의 관계를 결정하는 데 가장 유용한 것으로 여겨진다. 사이토크롬 b를 이용한 비교 연구는 새로운 분류 체계를 제시했으며, 새롭게 기술된 종을 속으로 할당하고 진화적 관계에 대한 이해를 심화하는 데 사용되었다.[5]진핵생물의 사이토크롬 ''b'' 유전자는 미토콘드리아 DNA에 의해 암호화되며, 그 서열의 차이를 이용하여 생물 간의 계통 분석을 수행할 수 있다. 과나 속 내부의 계통 관계를 파악하는 데 유용하다고 여겨진다.[12]
3. 2. 연구 활용
사이토크롬 b는 서열 변이성이 높아 생물의 계통발생 관계를 결정하기 위한 미토콘드리아 DNA의 영역으로 흔히 사용된다. 이는 과 및 속 내의 관계를 결정하는 데 가장 유용한 것으로 여겨진다.[5] 사이토크롬 b를 이용한 비교 연구는 새로운 분류 체계를 제시했으며, 새롭게 기술된 종을 속으로 할당하고 진화적 관계에 대한 이해를 심화하는 데 사용되었다.[5]진핵생물의 사이토크롬 ''b'' 유전자는 미토콘드리아 DNA에 의해 암호화되며, 그 서열의 차이를 이용하여 생물 간의 계통 분석을 수행할 수 있다. 과나 속 내부의 계통 관계를 파악하는 데 유용하다고 여겨진다.[12]
4. 임상적 중요성
사이토크롬 b의 돌연변이는 주로 인간 환자에게서 운동 불내성을 유발하며, 드물지만 심각한 다계통 병리 현상도 보고되었다.[6] 사이토크롬 ''b'' 유전자에 변이가 생기면 운동 불내성이나 더 심각한 질환을 일으킬 수 있다.[13]
4. 1. 아토바쿠온 내성
말라리아 원충의 사이토크롬 b 유전자에 변이가 생기면 항말라리아제 아토바쿠온에 대한 내성이 나타난다. ''열대열원충''(''Plasmodium falciparum'')과 ''P. berghei''의 사이토크롬 b에 단일 지점 돌연변이가 발생하면 아토바쿠온 내성이 생긴다.[7][14] 아토바쿠온은 복합체 III을 표적으로 한다.[14]4. 2. 살균제 내성
사이토크롬 b의 돌연변이는 주로 인간 환자에게서 운동 불내성을 유발한다. 드물지만 심각한 다계통 병리 현상도 보고되었다.[6]열대열원충(''Plasmodium falciparum'')과 ''P. berghei''의 사이토크롬 b에 단일 지점 돌연변이가 발생하면 항말라리아제 아토바쿠온에 대한 내성이 나타난다.[7]
사이토크롬 b는 QI 계열 살균제, 살균제 저항성 행동 위원회 그룹 11의 표적이다. 사이토크롬 b의 변이 G143A와 F129L는 그룹 11의 주요 물질에 대한 저항성을 제공하지만, G143A는 메틸테트라프롤 (11A)에 대해서는 효과가 없다.[8] G143A는 캘리포니아 딸기 생산에서 ''잿빛곰팡이병''에 심각한 영향을 미친다.[9]
5. 인간 유전자
- CYB5A – 사이토크롬 b5 type A (소포체)
- CYB5B – 사이토크롬 b5 type B (바깥 미토콘드리아 막)
- CYBASC3 – 사이토크롬 b, 아스코르브산 의존성 3
- MT-CYB – 미토콘드리아에서 암호화된 사이토크롬 b
참조
[1]
서적
Molecular Mechanisms of Photosynthesis
Blackwell Publishing
[2]
논문
Evolutionary conservation of protein regions in the proton motive cytochrome b and their possible roles in redox catalysis
1989-08
[3]
논문
Mitochondrial cytochrome b: evolution and structure of the protein
https://kops.uni-kon[...]
1993-07
[4]
논문
Catalytic Reactions and Energy Conservation in the Cytochrome bc(1) and b(6)f Complexes of Energy-Transducing Membranes.
2021-02-24
[5]
논문
Cytochrome ''b'' Phylogeny and the Taxonomy of Great Apes and Mammals
[6]
논문
A mitochondrial cytochrome b mutation causing severe respiratory chain enzyme deficiency in humans and yeast
2005-07
[7]
논문
Mutation underlying resistance of ''Plasmodium berghei'' to atovaquone in the quinone binding domain 2 (Qo(2)) of the cytochrome b gene
2008-06
[8]
웹사이트
FRAC Code List ©*2021: Fungal control agents sorted by cross resistance pattern and mode of action (including coding for FRAC Groups on product labels)
http://www.frac.info[...]
2021-03
[9]
논문
Grey mould of strawberry, a devastating disease caused by the ubiquitous necrotrophic fungal pathogen ''Botrytis cinerea''
British Society for Plant Pathology (Wiley-Blackwell)
2019-04-04
[10]
서적
Molecular Mechanisms of Photosynthesis
Blackwell Publishing
[11]
논문
Mitochondrial cytochrome b: evolution and structure of the protein
[12]
논문
Cytochrome ''b'' Phylogeny and the Taxonomy of Great Apes and Mammals
http://mbe.oxfordjou[...]
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A mitochondrial cytochrome b mutation causing severe respiratory chain enzyme deficiency in humans and yeast
2005-07
[14]
논문
Mutation underlying resistance of ''Plasmodium berghei'' to atovaquone in the quinone binding domain 2 (Qo(2)) of the cytochrome b gene
2008-06
[15]
저널
Evolutionary conservation of protein regions in the proton motive cytochrome b and their possible roles in redox catalysis
https://archive.org/[...]
1989-08
[16]
저널
Mitochondrial cytochrome b: evolution and structure of the protein
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