Papel de los eventos de desprotonación en Ubihidroquinona: Citocromo c Oxidoreductasa del corazón bovino y mitocondrias de levadura

Se ha analizado la dependencia del pH del complejo citocromo bc1 bovino y de levadura que cataliza la transferencia de electrones de ubi- y plastohidroquinona a citocromo c. Se encontró que la dependencia del pH de la tasa en estado estacionario está gobernada por dos grupos protonables, uno de los cuales (pK aproximadamente 6.6) debe ser desprotonado mientras que el otro (pK aproximadamente 9.2) debe ser protonado para permitir la catálisis. El uso de ubideuterohidroxiquinona en lugar de ubihidroquinona como sustrato resultó en tasas en estado estacionario que fueron 1.4 y 1.7 veces más bajas para las enzimas bovina y de levadura, respectivamente. La energía de activación a pH 8.0 fue de 33 kJ/mol para la enzima bovina y de 44 kJ/mol para la enzima de levadura, exhibiendo una disminución lineal entre pH 5.4 y 9.2. Para ubihidroquinona, la pendiente estuvo muy cerca de un valor de -5.7 kJ/mol esperado si la energía de activación dependía de un solo evento de desprotonación. Cuando se utilizó plastohidroquinona en su lugar, la pendiente más que se duplicó, indicando que una segunda desprotonación contribuyó a la barrera de activación con este sustrato no fisiológico. En contraste con modelos cinéticos anteriores para el complejo citocromo bc1, que proponen que la barrera de activación está asociada con la formación de ubisemiquinona en el centro de oxidación de ubihidroquinona, nuestros resultados sugieren fuertemente que la mejor aproximación del estado de transición es la forma desprotonada de forma única de ubihidroquinona. Esto apoya el mecanismo de transferencia de carga controlado por protones recientemente propuesto, que tiene el control de la catálisis por la primera desprotonación de ubihidroquinona como una de sus características clave Brandt, U. (1996) FEBS Lett. 387, 1-6. Todos los resultados informados aquí pueden ser racionalizados de manera directa basado en otros aspectos de la misma hipótesis.