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NADH:유비퀴논 환원효소 (전위불형성형)

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목차

1. 개요

NADH:유비퀴논 환원효소 (전위불형성형)은 NADH:퀴논 산화환원효소라고도 불리며, 호흡 사슬에서 복합체 I과 유사하게 NADH를 산화시키는 효소이다. 이 효소는 양성자 농도 기울기 형성에 기여하지 않으며, 로테논에 의해 저해되지 않고 데아미노NADH를 기질로 사용할 수 있다. 시아노박테리아, 방선균, 진균을 포함한 다양한 생물체에 널리 분포하며, 원핵생물에서는 세포막, 진핵생물에서는 미토콘드리아 내막에 결합한다. 구조는 활성이 위치한 친수성 도메인을 가진 다중 서브유닛 효소이며, 플라보 단백질로 FAD와 NADH를 결합하는 로스만 폴드를 가지고 있다. 반응 메커니즘은 NADH에 의해 FAD가 환원된 후 FADH2에 의해 퀴논이 환원되는 것으로 추정된다.

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  • EC 1.6.5 - NADH:유비퀴논 산화환원효소
    NADH:유비퀴논 산화환원효소는 미토콘드리아 전자 전달계 복합체 I로서 NADH에서 유비퀴논으로 전자를 전달하며, 이 과정에서 양성자를 막 사이 공간으로 펌핑하여 ATP 합성에 필요한 에너지 기울기를 형성하고, 세포 자멸사 및 여러 질병과 관련되어 다양한 억제제에 의해 활성이 저해될 수 있다.
NADH:유비퀴논 환원효소 (전위불형성형)
일반 정보
EC 번호1.6.5.9
CAS 번호9028-04-0
GO 코드0050136
Thermus thermophilus 호열균 유래 호흡 복합체 I의 친수성 도메인의 결정 구조
NADH 탈수소 효소 (퀴논). PDB 항목

2. 명명법

NADH:유비퀴논 환원효소 (전위불형성형)의 계통명은 '''NADH:퀴논 산화환원효소'''(NADH:quinone oxidoreductase|NADH:퀴논 옥시도리덕테이스eng)이다.[11][12][13][14]

다음은 일반적으로 사용되는 다른 이름들이다.


  • '''NDH-2'''
  • '''유비퀴논 환원효소'''(ubiquinone reductase|유비퀴논 리덕테이스eng)
  • '''조효소 Q 환원효소'''(coenzyme Q reductase|코엔자임 Q 리덕테이스eng)
  • '''다이하이드로니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드-조효소 Q 환원효소'''(dihydronicotinamide adenine dinucleotide-coenzyme Q reductase|다이하이드로니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드-코엔자임 Q 리덕테이스eng)
  • '''DPNH-조효소 Q 환원효소'''(DPNH-coenzyme Q reductase|DPNH-코엔자임 Q 리덕테이스eng)
  • '''DPNH-유비퀴논 환원효소'''(DPNH-ubiquinone reductase|DPNH-유비퀴논 리덕테이스eng)
  • '''NADH-조효소 Q 산화환원효소'''(NADH-coenzyme Q oxidoreductase|NADH-코엔자임 Q 옥시도리덕테이스eng)
  • '''NADH-조효소 Q 환원효소'''(NADH-coenzyme Q reductase|NADH-코엔자임 Q 리덕테이스eng)
  • '''NADH-CoQ 산화환원효소'''(NADH-CoQ oxidoreductase|NADH-CoQ 옥시도리덕테이스eng)
  • '''NADH-CoQ 환원효소'''(NADH-CoQ reductase|NADH-CoQ 리덕테이스eng)

3. 특징

호흡 사슬에서 복합체 I과 유사한 기능을 수행하지만, 양성자 농도 기울기 형성에 기여하지 않는다는 점이 중요한 차이점이다. 또한 일반적으로 복합체 I의 강력한 저해제인 로테논에 의해 저해되지 않으며, 데아미노NADH를 기질로 사용할 수 없다는 특징이 있다.

4. 분포

생물계에 널리 분포하며, 특히 시아노박테리아, 방선균, 진균에서는 대부분의 종이 유전자를 보유하고 있다. 반면에 절대 혐기성 생물에서는 거의 발견되지 않는다. 원핵생물에서는 세포막, 진핵생물에서는 미토콘드리아 내막 표면에 결합하고 있다.[8]

오랫동안 포유류에는 존재하지 않는다고 생각되어 왔지만, 미토콘드리아 내막의 아폽토시스 유도 인자는 NDH-2 활성을 가지고 있음이 밝혀졌다.[9]

5. 구조

이 효소는 호흡 사슬의 일부이며, 여러 구조가 밝혀져 있다. 이는 친수성 도메인에 활성이 위치한 다중 서브유닛 효소이다. 막 내재 도메인의 서브유닛은 양성자 이동을 담당하는 것으로 알려져 있다.

단일 펩타이드 사슬로 구성된 플라보 단백질이며, 지뉴클레오티드 결합 모티프(로스만 폴드)를 2개 가지고 있다. N말단의 로스만 폴드는 보조 인자인 FAD를 결합하고, 다른 로스만 폴드는 기질인 NADH를 결합한다. 퀴논은 FAD를 사이에 두고 NADH와 반대쪽에 결합하는 것으로 생각된다. C말단에는 양친매성의 α 나선 2개로 구성된 막 결합 부위가 존재하며, 이를 통해 생체막 표면에 결합한다.[10]

6. 반응 메커니즘

자세한 반응 메커니즘은 아직 명확히 밝혀지지 않았지만, 먼저 NADH에 의해 FAD가 환원되고, 이후 생성된 FADH2에 의해 퀴논이 환원되는 순서로 진행될 것으로 추정된다.[10]

참조

[1] 논문 Structural basis for the mechanism of respiratory complex I
[2] 논문 Direct evidence for the presence of a rotenone-resistant NADH dehydrogenase on the inner surface of plant mitochondria
[3] 논문 Purification and characterization of a rotenone-insensitive NADH:Q6 oxidoreductase from mitochondria of Saccharomyces cerevisiae 1988-09
[4] 논문 A single external enzyme confers alternative NADH:ubiquinone oxidoreductase activity in Yarrowia lipolytica 1999-07
[5] 논문 Alternative NAD(P)H dehydrogenases of plant mitochondria
[6] 논문 Mutations in mitochondrial NADH dehydrogenase subunit 1 (mtND1) gene in colorectal carcinoma 2010-12-01
[7] 논문 Electron-Transport Chains and Their Proton Pumps https://www.ncbi.nlm[...] 2002-01-01
[8] 논문 Type II NADH:quinone oxidoreductase family: phylogenetic distribution, structural diversity and evolutionary divergences
[9] 논문 Apoptosis-inducing Factor (AIF) and Its Family Member Protein, AMID, Are Rotenone-sensitive NADH:Ubiquinone Oxidoreductases (NDH-2)
[10] 논문 Structural and functional insights into the catalytic mechanism of the Type II NADH:quinone oxidoreductase family
[11] 논문 Direct evidence for the presence of a rotenone-resistant NADH dehydrogenase on the inner surface of plant mitochondria
[12] 논문 Purification and characterization of a rotenone-insensitive NADH:Q6 oxidoreductase from mitochondria of Saccharomyces cerevisiae 1988-09
[13] 논문 A single external enzyme confers alternative NADH:ubiquinone oxidoreductase activity in Yarrowia lipolytica 1999-07
[14] 논문 Alternative NAD(P)H dehydrogenases of plant mitochondria


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