Complexo do citocromo b6f

O complexo do citocromo b6f (plastoquinol—plastocianina redutase; número EC 1.10.99.1) é un complexo encimático situado na membrana dos tilacoides dos cloroplastos das plantas, cianobacterias, e algas verdes, que intervén na fase luminosa da fotosíntese catalizando a transferencia de electróns entre o plastoquinol e a plastocianina. A reacción é análoga á catalizada polo citocromo bc1 (complexo III) da cadea de transporte electrónico mitocondrial. Na fotosíntese, o complexo do citocromo b6f intervén na transferencia de electróns entre os fotosistemas II e I.

 Estrutura encimática 
O complexo do citocromo b6f é un dímero, e cada un dos seus monómeros está composto por oito subunidades. PMID 12438564 O peso molecular total do complexo é de 217 kDa. Os monómeros constan dos seguintes compoñentes:
 catro subunidades grandes, que son o citocromo f de 32 kDa (cun hemo de tipo c), un citocromo b6 de 25 kDa (cun grupo hemo de alto e baixo potencial), a proteína ferro-sulfurada de Rieske de 19 kDa (que contén un grupo [2Fe-2S]), e unha subunidade IV de 17 kDa; 
 catro subunidades pequenas (de 3-4 kDa) chamadas: PetG, PetL, PetM, e PetN. 
Foron determinados xa as estruturas cristalinas dos complexos citocromo b6f de Chlamydomonas reinhardtii, Mastigocladus laminosus, e Nostoc sp. PCC 7120. PMID 14647374 PMID 19189962 O complexo é estruturalmente similar ao citocromo bc1. O citocromo b6 e a subunidade IV son homólogas ao citocromo b  PMID 6322162, e as proteínas ferro-sulfuradas de Rieske de ambos os complexos son homólogas. PMID 9438861 Porén, os citocromos f e c1 non son homólogos. PMID 8081747

O citocromo b6f contén sete grupos prostéticos. PMID 19067956 PMID 15147175 Catro deles atópanse tanto no citocromo b6f coma no bc1, e son: o hemo tipo c dos citocromos c1 e f, os dous hemo tipo b (bp e bn) do bc1 e b6f, e o grupo [2Fe-2S] da proteína de Rieske. Os outros tres grupos prostéticos atópanse no citocromo b6f, e son: clorofila a, β-caroteno, e hemo cn (tamén chamado hemo x).

 Funcións 
Na fotosíntese, o complexo do citocromo b6f funciona mediando a transferencia de electróns entre os dous complexos dos centros de reacción fotosintéticos, desde o fotosistema II ao fotosistema I, á vez que transfire protóns desde o estroma do cloroplasto ao lume dos tilacoides traídos polas plastoquinonas/plastoquinol. PMID 14526088 O transporte de electróns por medio do citocromo b6f é responsable da creación do gradiente de protóns que impulsa a síntese de ATP nos cloroplastos (fotofosforilación acíclica).

Noutra reacción diferente, o complexo do citocromo b6f xoga un papel central na fotofosforilación cíclica, na cal o NADP+ non acepta os electróns da ferredoxina reducida. Á vez que transporta electróns, o complexo do citocromo b6f transfire protóns (traídos polas plastoquinonas/plastoquinol) desde o estroma do cloroplasto a través da membrana do tilacoide ata o lume tilacoidal. Este ciclo dá lugar á creación dun gradiente de protóns polo citocromo b6f, que se pode utilizar para impulsar a síntese de ATP. Este ciclo é esencial no conxunto da fotosíntese, PMID 15175756 xa que se cre que axuda a manter na produción da fase luminosa unha proporción axeitada de ATP/NADPH para a fixación do carbono na fase escura.

 Mecanismo de reacción 
O complexo do citocromo b6f é responsable da "fotofosforilación acíclica" (1) e da "fotofosforilacion cíclica" (2), na que se transfiren electróns entre dous transportadores redox móbiles, o plastoquinol (QH2 ou PQH2) e a plastocianina (Pc):

 H2O
 →
 fotosistema II
 →
 QH2
 →
 Cyt b6f
 →
 Pc
 →
 fotosistema I
 →
 NADPH
 (1)





 QH2
 →
 Cyt b6f
 →
 Pc
 →
 fotosistema I
 →
 Q
 (2)



O citocromo b6f cataliza a transferencia de electróns do plastoquinol á plastocianina, á vez que bombea protóns desde o estroma ao lume tilacoidal:

QH2 + 2Pc(Cu2+) + 2H+ (estroma) → Q + 2Pc(Cu+) + 4H+ (lume)
Esta reacción ocorre por medio do chamado ciclo Q (igual ca no complexo III mitocondrial). PMID 15012298 A plastoquinona actúa como o transportador de electróns, transferindo os seus dous electróns a unha cadea de transportadores de electróns de alto e baixo potencial por medio dun mecanismo chamado bifurcación de electróns. PMID 16756511

 Ciclo Q 
miniatura|dereita|450px|Ciclo Q do citocromo b6f.
Primeira parte do ciclo Q
 O QH2 (plastoquinol) únese ao lado luminal ou "p" (positivo) do complexo. É oxidado a semiquinona (SQ) polo centro ferro-sulfurado (centro de transporte electrónico de alto potencial) e libera dous protóns no lume tilacoidal.
 O centro ferro-sulfurado reducido transfire o seu electrón a través do citocromo f á plastocianina (Pc).
 No centro de transporte electrónico de baixo potencial a SQ transfire o seu electrón ao hemo bp do citocromo b6.
 O hemo bp transfire entón o electrón ao hemo bn.
 O hemo bn reduce a plastoquinona (Q) cun electrón para formar a SQ.
Segunda metade do ciclo Q
 Un segundo plastoquinol (QH2) únese ao complexo.
 No centro de transporte electrónico de alto potencial un electrón reduce outra Pc oxidada.
 No centro de transporte electrónico de baixo potencial, o electrón procedente do hemo bn é transferido á SQ, e a Q2- completamente reducida capta dous protóns do estroma para formar QH2.
 A Q (oxidada) e a QH2 (reducida) que foron rexeneradas difunden na membrana.

 Transferencia cíclica de electróns 
A diferenza do complexo III mitocondrial, o citocromo b6f cataliza outra reacción de transferencia de electróns que é central para a fotofosforilación cíclica. O electrón procedente da ferredoxina (Fd) transfírese á plastoquinona e despois o complexo do citocromo b6f reduce a plastocianina, a cal é reoxidada polo P700 do fotosistema I. O mecanismo exacto de como a plastoquinona é reducida pola ferredoxina aínda está a investigarse. Unha proposta é que alí existe unha ferredoxina:plastoquinona-redutase ou unha NADP deshidroxenase. Como parece que non se require o hemo x para que se realice o ciclo Q e non se atopa no complexo III, propúxose que para a fotofosforilación cíclica se utiliza o seguinte mecanismo: PMID 15977064
 Fd (red.) + hemo x (ox.) → Fd (ox.) + hemo x (red.)
 hemo x (red.) + Fd (red.) + Q + 2H+ → hemo x (ox.) + Fd (ox.) + QH2

 Notas 

 Ligazóns externas 
Estrutura PDB do complexo do citocromo b6f de:
 1Q90 - Chlamydomonas reinhardtii
 1VF5 Mastigocladus laminosus
 2D2C - Mastigocladus laminosus
 2E74 -Mastigocladus laminosus
 2E75 -Mastigocladus laminosus
 2E76 - Mastigocladus laminosus
 2ZT9 - Nostoc sp. PCC 7120
 Structure-Function Studies of the Cytochrome b6f Complex  - Investigqacións recentes sobre o citocromo b6f no laboratorio de William Cramer na Universidade Purdue, USA
 UMichOPM - families - superfamily - 3 - Posicións calculadas do b6f e complexos relacionados en membranas.

Categoría:Complexos proteicos
Categoría:Fotosíntese
Categoría:Proteínas
Categoría:Citocromos