NADH deshidroxenase

A NADH deshidroxenase, NADH:ubiquinona oxidorredutase (EC 1.6.5.3) ou complexo I é un gran complexo multienzimático que cataliza a transferencia de electróns do NADH ao coenzima Q na cadea respiratoria.

É o maior complexo da cadea respiratoria; nos mamíferos consta de 45 cadeas polipeptídicas, das cales sete están codificadas polo xenoma mitocondrial. Contén FMN como grupo prostético e 8 cúmulos ferro-xofre.

A súa estrutura ten forma de "L" cun gran dominio na membrana (con ao redor de 60 hélices transmembrana) e un dominio periférico hidrófilo onde se produce a redución do NADH.

Constitúe o punto de entrada á cadea de transporte electrónico nas bacterias e na membrana interna das mitocondrias das células eucariotas. A transferencia electrónica iníciase mediante a oxidación do NADH xa que os seus dous electróns son transferidos simultaneamente a un FMN unido non covalentemente ao enzima e, desde alí, a través dunha serie de clusters Fe-S (transportadores de electróns capaces de aceptar un electrón por ciclo) ao aceptor final, o coenzima Q (ubiquinona, transportador electrónico liposolúbel) ou a aceptores artificiais como ferrocianuro ou rutenio (III) hexaamina.Carroll J., Fearnley I. M., Shannon R. J., Hirst J. e Walker, J. E. (2003): "Analysis of the subunit composition of complex I from bovine heart mitochondria". Mol Cell Proteomics, 2:117-126.Dupuis, A., Prieur, I. e Lunardi, J. /2001): "Toward a characterization of the connecting module of complex I." J Bioenerg Biomembr, 33:159-168.

Simultaneamente ao transporte electrónico, o complexo I bombea protóns a través da membrana, contribuíndo así á xeración dun gradiente electroquímico. A estequiometría aceptada para o bombeo de protóns é 2H+/e-.Schultz, B. E. e Chan, S. I. (2001): "Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes". Ann Rev Biophys Biomol Struct, 30:23-65.Yano, T. (2002): "The energy-transducing NADH: quinone oxidoreductase, complex I". Mol Aspects Med, 23:345-368.

Este proceso produce o 40 % do gradiente transmembrana xerado na oxidación do NADH pola cadea respiratoria mitocondrial.Hinchliffe, P. e Sazanov, L. A. (2005): "Organization of iron-sulfur clusters in respiratory complex I". Science, 309:771-774.

Recentemente demostrouse que en certos procariotas o complexo transloca catións Na+ en lugar de protóns e que deste modo se xera unha forza sodio-motriz en lugar de protón-motriz.Friedrich, T. e Bottcher, B. (2004): "The gross structure of the respiratory complex I: a Lego System". Biochim Biophys Acta, 1608:1-9.Hayashi, M., Nakayama, Y. e Unemoto, T. (2001): "Recent progress in the Na(+)-translocating NADH-quinone reductase from the marine Vibrio alginolyticus". Biochim Biophys Acta, 1505:37-44.

Máis de cen xenes están involucrados na biosíntese do complexo I, participan en: transcrición, tradución, transporte, procesamento, inserción de cofactores e ensamblado. O proceso de biosíntese debe estar estritamente regulado para manter os niveis de actividade metabólica en células e tecidos, de acordo á súa demanda enerxética.

Tradicionalmente denominouse como complexo I ao enzima mitocondrial, mentres que a súa contraparte bacteriana coñécese como NADH deshidroxenase tipo I.Hatefi, Y. (1985): "The mitochondrial electron transport and oxidative phosphorylation system". Ann Rev Biochem, 54:1015-1069.Matsushita, K., Ohnishi, T. e Kaback, H. R. (1987): "NADH-ubiquinone oxidoreductases of the Escherichia coli aerobic respiratory chain". Biochemistry, 26:7732-7737.

 Patoloxía 
Mutacións nas subunidades do complexo I poden causar enfermidades mitocondriais, entre as que destaca a síndrome de Leigh.

Hai algunhas evidencias de que defectos no complexo I poden xogar certo papel na etioloxía da enfermidade de Parkinson, talvez porque o complexo I (ao igual que o III) pode padecer fugas de electróns cara ao oxíxeno formando superóxidos moi tóxicos).

 Notas 

Categoría:Oxidorredutases