{{위키데이터 속성 추적}}
{{Infobox protein family
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[[파일:AOX.png|섬네일|오른쪽|220px|완전한 [[전자전달계]]의 일부로 표시된 대체 산화효소. UQ는 [[유비퀴놀]]/[[유비퀴논]], C는 [[사이토크롬 c]], AOX는 대체 산화효소이다.]]
'''대체 산화효소'''(代替酸化酵素, {{llang|en|alternative oxidase}}, '''AOX''')는 다양한 [[생물]]의 [[미토콘드리아]]에서 [[전자전달계]]의 일부를 형성하는 [[효소]]이다.<ref>{{저널 인용|vauthors =McDonald A, Vanlerberghe G |title=Branched mitochondrial electron transport in the Animalia: presence of alternative oxidase in several animal phyla |journal=IUBMB Life |volume=56 |issue=6 |pages=333–41 |year=2004 |pmid=15370881 |doi=10.1080/1521-6540400000876|doi-access=free }}</ref><ref>{{저널 인용|vauthors =Sluse FE, Jarmuszkiewicz W |title=Alternative oxidase in the branched mitochondrial respiratory network: an overview on structure, function, regulation, and role |journal=Braz. J. Med. Biol. Res. |volume=31 |issue=6 |pages=733–47 |year=1998 |pmid=9698817 |doi=10.1590/S0100-879X1998000600003|doi-access=free }}</ref> 미토콘드리아 산화효소 및 관련 [[색소체 말단 산화효소]]와 상동성인 [[단백질]]도 [[세균]]의 [[게놈]]에서 확인되었다.<ref>{{저널 인용|vauthors =McDonald AE, Amirsadeghi S, Vanlerberghe GC |title=Prokaryotic orthologues of mitochondrial alternative oxidase and plastid terminal oxidase |journal=Plant Mol. Biol. |volume=53 |issue=6 |pages=865–76 |year=2003 |pmid=15082931 |doi=10.1023/B:PLAN.0000023669.79465.d2|s2cid=41525108 }}</ref><ref>{{저널 인용|vauthors =Atteia A, van Lis R, van Hellemond JJ, Tielens AG, Martin W, Henze K |title=Identification of prokaryotic homologues indicates an endosymbiotic origin for the alternative oxidases of mitochondria (AOX) and chloroplasts (PTOX) |journal=Gene |volume=330 |pages=143–8 |year=2004 |pmid=15087133 |doi=10.1016/j.gene.2004.01.015}}</ref>

대체 산화효소는 [[전자]]가 전자전달계를 통해 [[산소]]를 [[환원]]시키는 대체 경로를 제공한다. 그러나 이러한 대체 경로에서 여러 [[양성자]] 펌핑 단계가 우회됨에 따라 대체 산화효소의 활성화는 [[아데노신 삼인산|ATP]]의 생성을 감소시킨다. 대체 산화효소는 [[사이안화물]] 독소에 의한 [[효소 저해제|저해]]에 내성이 있기 때문에 [[사이토크롬 c 산화효소]]와는 다른 산화효소 경로로 처음으로 확인되었다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Moore AL, Siedow JN |title=The regulation and nature of the cyanide-resistant alternative oxidase of plant mitochondria |journal=Biochim. Biophys. Acta |volume=1059 |issue=2 |pages=121–40 |year=1991 |pmid=1883834 |doi=10.1016/S0005-2728(05)80197-5}}</ref>

== 기능 ==
[[파일:Azoxystrobin-2D-skeletal.png|섬네일|220px|오른쪽|[[살진균제]]인 아족시스트로빈의 구조]]
대체 산화효소로 이어지는 이 [[대사 경로]]는 [[유비퀴논]] 풀에서 사이토크롬 연결 [[전자전달계]]로부터 분기된다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Juszczuk IM, Rychter AM |title=Alternative oxidase in higher plants |url=http://www.actabp.pl/pdf/4_2003/1257.pdf |journal=Acta Biochim. Pol. |volume=50 |issue=4 |pages=1257–71 |year=2003 |pmid=14740012|doi=10.18388/abp.2003_3649 |doi-access=free }}</ref> 대체 경로에 의한 호흡은 복합체 I([[NADH:유비퀴논 산화환원효소]])에서만 [[양성자]]를 [[능동수송|펌핑]]하기 때문에 전체 경로보다 [[아데노신 삼인산|ATP]]의 수율이 낮다. 대체 산화효소의 유전자 AOX의 발현은 감기, [[활성 산소]] 및 병원체에 의한 [[감염]]과 같은 스트레스 뿐만 아니라 [[세포 호흡]]에서 사이토크롬 경로를 통한 전자의 흐름을 감소시키는 기타 요인들의 영향을 받는다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Vanlerberghe GC, McIntosh L |title=Alternative oxidase: From Gene to Function |journal= Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology|volume=48 |pages=703–734 |year=1997 |pmid=15012279 |doi=10.1146/annurev.arplant.48.1.703}}</ref><ref>{{저널 인용|vauthors =Ito Y, Saisho D, Nakazono M, Tsutsumi N, Hirai A |title=Transcript levels of tandem-arranged alternative oxidase genes in rice are increased by low temperature |journal=Gene |volume=203 |issue=2 |pages=121–9 |year=1997 |pmid=9426242 |doi=10.1016/S0378-1119(97)00502-7}}</ref> 이러한 대체 산화효소의 활성이 제공하는 이점은 아직 불확실하지만 상류의 전자전달 구성 요소들의 산화 상태를 유지함으로써 이러한 스트레스에 저항하는 생물체의 능력을 향상시켜 과잉 환원된 전자 운반체에 의해 유도되는 [[산화 스트레스]]의 수준을 감소시킬 수 있다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Maxwell DP, Wang Y, McIntosh L |title=The alternative oxidase lowers mitochondrial reactive oxygen production in plant cells |journal=Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. |volume=96 |issue=14 |pages=8271–6 |year=1999 |pmid=10393984 |doi=10.1073/pnas.96.14.8271 |pmc=22224|bibcode=1999PNAS...96.8271M |doi-access=free }}</ref>

비정상적으로 [[아프리카 수면병]]의 원인인 [[원생동물]] 기생충인 [[트라파노소마 브루세이]](''Trypanosoma brucei'')의 혈류 형태는 세포 호흡에서 전자전달계를 통한 대체 산화효소 경로에 전적으로 의존한다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Chaudhuri M, Ott RD, Hill GC |title=Trypanosome alternative oxidase: from molecule to function |journal=Trends Parasitol. |volume=22 |issue=10 |pages=484–91 |year=2006 |pmid=16920028 |doi=10.1016/j.pt.2006.08.007}}</ref><ref>{{저널 인용 |vauthors=Clarkson AB, Bienen EJ, Pollakis G, Grady RW |title=Respiration of bloodstream forms of the parasite Trypanosoma brucei brucei is dependent on a plant-like alternative oxidase |url=http://www.jbc.org/cgi/reprint/264/30/17770.pdf |journal=J. Biol. Chem. |volume=264 |issue=30 |pages=17770–6 |year=1989 |doi=10.1016/S0021-9258(19)84639-2 |pmid=2808350 |doi-access=free |access-date=2023-05-05 |archive-date=2007-09-29 |archive-url=https://web.archive.org/web/20070929120611/http://www.jbc.org/cgi/reprint/264/30/17770.pdf |url-status= }}</ref> [[기생충]]과 [[숙주]]인 사람 사이의 이러한 대사적 차이는 트리파토소마 브루세이의 대체 산화효소를 [[약물 설계]]의 매력적인 표적으로 만들었다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Nihei C, Fukai Y, Kita K |title=Trypanosome alternative oxidase as a target of chemotherapy |journal=Biochim. Biophys. Acta |volume=1587 |issue=2–3 |pages=234–9 |year=2002 |pmid=12084465 |doi=10.1016/s0925-4439(02)00086-8|doi-access=free }}</ref><ref>{{저널 인용|vauthors =Grady RW, Bienen EJ, Dieck HA, Saric M, Clarkson AB |title=N-n-alkyl-3,4-dihydroxybenzamides as inhibitors of the trypanosome alternative oxidase: activity in vitro and in vivo |url= |journal=Antimicrob. Agents Chemother. |volume=37 |issue=5 |pages=1082–5 |year=1993 |pmid=8517695 |pmc=187903 |doi=10.1128/aac.37.5.1082}}</ref> 대체 산화효소의 알려진 저해제 중 항생제 [[아스코푸라논]]은 트리파노소마 브루세이의 효소를 저해하고 쥐의 감염을 치료한다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Minagawa N, Yabu Y, Kita K, Nagai K, Ohta N, Meguro K, Sakajo S, Yoshimoto A |title=An antibiotic, ascofuranone, specifically inhibits respiration and in vitro growth of long slender bloodstream forms of Trypanosoma brucei brucei |journal=Mol. Biochem. Parasitol. |volume=84 |issue=2 |pages=271–80 |year=1997 |pmid=9084049 |doi=10.1016/S0166-6851(96)02797-1}}</ref><ref>{{저널 인용|vauthors =Yabu Y, Yoshida A, Suzuki T, Nihei C, Kawai K, Minagawa N, Hosokawa T, Nagai K, Kita K, Ohta N |title=The efficacy of ascofuranone in a consecutive treatment on Trypanosoma brucei brucei in mice |journal=Parasitol. Int. |volume=52 |issue=2 |pages=155–64 |year=2003 |pmid=12798927 |doi=10.1016/S1383-5769(03)00012-6}}</ref>

[[균류]]에서 전자전달계의 일부를 저해하는 대체 산화효소의 능력은 [[살진균제]] 내성에 기여할 수 있다. 이것은 [[아족시스트로빈]], 피콕시스트로빈 및 플루옥사스트로빈과 같은 [[복합체 III]]를 표적으로 하는 [[스트로빌루린]] 살진균제에서 볼 수 있다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Miguez M, Reeve C, Wood PM, Hollomon DW |title=Alternative oxidase reduces the sensitivity of Mycosphaerella graminicola to QOI fungicides |journal=Pest Manag. Sci. |volume=60 |issue=1 |pages=3–7 |year=2004 |pmid=14727735 |doi=10.1002/ps.837}}</ref> 그러나 대체 경로가 더 적은 ATP를 생성하더라도 이러한 살진균제는 에너지 집약적 과정인 [[포자]] 발아를 방지하는 데 여전히 효과적이다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Avila-Adame C, Köller W |title=Impact of alternative respiration and target-site mutations on responses of germinating conidia of Magnaporthe grisea to Qo-inhibiting fungicides |journal=Pest Manag. Sci. |volume=59 |issue=3 |pages=303–9 |year=2003 |pmid=12639047 |doi=10.1002/ps.638}}</ref>

== 구조 및 메커니즘 ==
대체 산화효소는 [[미토콘드리아 내막]]의 [[미토콘드리아 기질|기질]] 쪽에 단단히 결합된 [[내재성 단일체 단백질]]이다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Berthold DA, Stenmark P |title=Membrane-bound diiron carboxylate proteins |journal=Annual Review of Plant Biology |volume=54 |pages=497–517 |year=2003 |pmid=14503001 |doi=10.1146/annurev.arplant.54.031902.134915}}</ref> 이 효소는 제안된 [[철]] 리간드, 4개의 [[글루탐산]] 및 2개의 [[히스티딘]] [[잔기]]로 구성된 보존된 서열 모티프에 기초하여 결합된 이중철 중심을 함유하고 있을 것으로 예측되었다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Berthold DA, Andersson ME, Nordlund P |title=New insight into the structure and function of the alternative oxidase |journal=Biochim. Biophys. Acta |volume=1460 |issue=2–3 |pages=241–54 |year=2000 |pmid=11106766 |doi=10.1016/S0005-2728(00)00149-3|doi-access=free }}</ref> [[애기장대]](''Arabidopsis thaliana'')의 대체 산화효소 AOX1a의 [[전자 스핀 공명]] 연구는 효소가 수산화 가교된 혼합 원자가(valent) Fe(II)/Fe(III) 이핵[[철]] 중심을 포함하는 것으로 나타났다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Berthold DA, Voevodskaya N, Stenmark P, Gräslund A, Nordlund P |title=EPR studies of the mitochondrial alternative oxidase. Evidence for a diiron carboxylate center |journal=J. Biol. Chem. |volume=277 |issue=46 |pages=43608–14 |year=2002 |pmid=12215444 |doi=10.1074/jbc.M206724200|doi-access=free }}</ref> 이 이중 철 중심과 적어도 하나의 일시적인 단백질 유래 [[자유 라디칼]]을 포함하는 [[촉매 순환]]이 제안되었으며, 이는 아마도 [[티로신 (아미노산)|티로신]] 잔기에서 형성되었을 것이다.<ref>{{저널 인용|vauthors =Affourtit C, Albury MS, Crichton PG, Moore AL |title=Exploring the molecular nature of alternative oxidase regulation and catalysis |journal=FEBS Lett. |volume=510 |issue=3 |pages=121–6 |year=2002 |pmid=11801238 |doi=10.1016/S0014-5793(01)03261-6|s2cid=12175724 |doi-access=free }}</ref>

== 같이 보기 ==
* [[색소체 말단 산화효소]]
* [[금속단백질]]
* [[생물무기화학]]
* [[보조 인자]]
* [[산화환원효소]]
* [[산화효소]]

== 각주 ==
{{각주}}

== 외부 링크 ==
* [http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/etp/etp1t3.html Electron transport proteins]
* [http://www.ebi.ac.uk/interpro/DisplayIproEntry?ac=IPR002680 InterPro entry on alternative oxidases]
* {{MeshName|alternative+oxidase}}
* [http://www.tau.ac.il/~ecology/virtau/2-elitsur/ey.htm#AlternativeRespiration Alternative respiration] Root Research Introduction Virtual Course Seminar

{{물질대사}}
{{시트르산 회로의 효소 및 전자전달계}}
{{효소}}
{{다이페놀 계열 산화환원효소}}

[[분류:내재성 막 단백질]]
[[분류:세포 호흡]]
[[분류:물질대사]]
[[분류:EC 1.10.3]]