NDH-2

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
Representação da reacção catalisada pela NDH-2. A amarelo está representada a superfície da proteína assente na membrana (a cinzento).

NDH-2, também conhecida como NADH:quinona oxidoreductase de tipo II ou NADH desidrogenase alternativa é um enzima (EC: 1.6.99.3) que catalisa a transferência de electrões do NADH (dador) para uma quinona (aceitador), fazendo parte da cadeia de transporte electrónico [1]. NDH-2 são enzimas membranares periféricos com aproximadamente 45 KDa por subunidade, que funcionam como dímeros in vivo e com um FAD como único grupo prostético [2].

NDH-2 são os únicos enzimas, com actividade de NADH desidrogenase, expressos na cadeia respiratória de alguns organismos patogénicos (e.g. Staphylococcus aureus), como tal foram propostos como novos alvos terapêuticos para o design racional de novos antibióticos [3].

Estrutura[editar | editar código-fonte]

NDH-2 structure coloured by domains

A estrutura/fold destas proteínas pode ser dividida em três domínios: 1º domínio de ligação a dinucleótidos (a verde na figura), 2º domínio de ligação a dinucleótidos (laranja na figura) e domínio C-terminal (azul na figura).

O primeiro domínio é responsável pela ligação (não covalente) do FAD, enquanto que o segundo domínio de ligação de dinucleotidos é responsável pela ligação do NADH. Ambos estes domínios estão organizados em Rossmann fold, com o característico motivo GxGxxG.

O terceiro domínio, C-terminal, é responsável pela interacção entre as NDH-2 e a membrana. Após expressão da NDH-2 truncada no seu C-terminal observou-se uma deslocalização intracelular da membrana para o citoplasma [4]. O terceiro domínio também é parcialmente responsável pela ligação do aceitador de electrões (quinona) em conjunto com parte do primeiro domínio.

Existem actualmente estruturas cristalográficas de NDH-2 de quatro organismos diferentes:

Reacção[editar | editar código-fonte]

NAD+toNADH

A reacção enzimática de oxidação/redução catalisada pelas NDH-2 pode ser descrita como:

NADH + Q + H+ -----> NAD+ + QH2

(Q - quinona; QH2 - quinol)

Neste caso o dador de electrões é o NADH e o aceitador é a quinona. Dependendo do organismo em questão, a quinona reduzida pela NDH-2 também varia, podendo ser uma menaquinona, ubiquinona ou plastoquinona. O mecanismo da reacção pode ser dividido em duas semi-reacções: 1ªSR e 2ªSR.

Na 1ªSR, 2 electrões e 1 protão do NADH são transferidos (em simultâneo com um protão do meio) para o grupo prostético da proteina (FAD), dando origem à sua forma protonada FADH2. Nesta fase é estabelecido um complexo Enzima-Substrato caracterizado pelo estabelecimento de um "Charge-transfer complex". Na 2ªSR, há a ligação da quinona e consequentemente os 2 electrões e um dos protões são transferidos para este segundo substrato (novamente com um protão adicional proveniente do meio), dando origem ao quinol.

Actualmente é aceite que o mecanismo geral da reacção ocorre através de um complexo ternário (ligação simultânea de ambos os substratos ao enzima)[8], em alternativa ao mecanismo de ping-pong.

Distribuição Filogenética[editar | editar código-fonte]

A presença de NDH-2 em organismos cujo genoma já tenha sido sequenciado foi estudada recorrendo a técnicas bio-informáticas [9]. Neste estudo foram identificadas NDH-2 em 83% dos Eucariotas, 60% das Bacterias e em 32% das Archaeas. Foi também observada a ausência de NDH-2 em filos compostos por organismos anaérobicos.

Apesar de se considerarem ausentes (e daí terem sido consideradas como possível alvo terapêutico), no mesmo estudo foi proposta a presença de um gene codificante para uma proteína homóloga às NDH-2 no genoma humano.


Referências

  1. ↑ B.C. Marreiros, F. Calisto, P.J. Castro, A.M. Duarte, F. V. Sena, A.F. Silva, F.M. Sousa, M. Teixeira, P.N. Refojo, M.M. Pereira, Exploring membrane respiratory chains, Biochim. Biophys. Acta - Bioenerg. 1857 (2016) 1039–1067.
  2. ↑ Kerscher, S., Dröse, S., Zickermann, V., and Brandt, U. (2007) The Three Families of Respiratory NADH Dehydrogenases, in Bioenergetics (Schäfer, G., and Penefsky, H. S., Eds.), pp 185-222, Springer Berlin Heidelberg.
  3. ↑ F. V. Sena, A.P. Batista, T. Catarino, J.A. Brito, M. Archer, M. Viertler, T. Madl, E.J. Cabrita, M.M. Pereira, Type-II NADH: Quinone oxidoreductase from Staphylococcus aureus has two distinct binding sites and is rate limited by quinone reduction, Mol. Microbiol. 98 (2015) 272–288. doi:10.1111/mmi.13120.
  4. ↑ a b Y. Feng, W. Li, J. Li, J. Wang, J. Ge, D. Xu, Y. Liu, K. Wu, Q. Zeng, J.-W. Wu, C. Tian, B. Zhou, M. Yang, Structural insight into the type-II mitochondrial NADH dehydrogenases., Nature. 491 (2012) 478–82. doi:10.1038/nature11541
  5. ↑ Sousa, Filipe M.; Sena, Filipa V.; Batista, Ana P.; Athayde, Diogo; Brito, José A.; Archer, Margarida; Oliveira, A. Sofia F.; Soares, Cláudio M.; Catarino, Teresa (outubro de 2017). «The key role of glutamate 172 in the mechanism of type II NADH:quinone oxidoreductase of Staphylococcus aureus». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1858 (10): 823–832. ISSN 0005-2728. doi:10.1016/j.bbabio.2017.08.002 
  6. ↑ A. Heikal, Y. Nakatani, E. Dunn, M.R. Weimar, C.L. Day, E.N. Baker, J.S. Lott, L.A. Sazanov, G.M. Cook, Structure of the bacterial type II NADH dehydrogenase: a monotopic membrane protein with an essential role in energy generation, Mol Microbiol. 91 (2014) 950–964. doi:10.1111/mmi.12507.
  7. ↑ Yang, Yiqing; Yu, You; Li, Xiaolu; Li, Jing; Wu, Yue; Yu, Jie; Ge, Jingpeng; Huang, Zhenghui; Jiang, Lubin (22 de fevereiro de 2017). «Target Elucidation by Cocrystal Structures of NADH-Ubiquinone Oxidoreductase of Plasmodium falciparum (PfNDH2) with Small Molecule To Eliminate Drug-Resistant Malaria». Journal of Medicinal Chemistry (em inglês). 60 (5): 1994–2005. ISSN 0022-2623. doi:10.1021/acs.jmedchem.6b01733 
  8. ↑ Sena, Filipa V.; Batista, Ana P.; Catarino, Teresa; Brito, José A.; Archer, Margarida; Viertler, Martin; Madl, Tobias; Cabrita, Eurico J.; Pereira, Manuela M. (30 de julho de 2015). «Type-II NADH:quinone oxidoreductase from Staphylococcus aureushas two distinct binding sites and is rate limited by quinone reduction». Molecular Microbiology (em inglês). 98 (2): 272–288. ISSN 0950-382X. doi:10.1111/mmi.13120 
  9. ↑ B.C. Marreiros, F. V Sena, F.M. Sousa, A.P. Batista, M.M. Pereira, Type II NADH:Quinone oxidoreductase family: Phylogenetic distribution, Structural diversity and Evolutionary divergences., Environ. Microbiol. 0 (2016). doi:10.1111/1462-2920.13352.
Obtida de "https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=NDH-2&oldid=64268414"