Citocromo c

O citocromo c (cyt c) é unha pequena hemoproteína que se encontra feblemente asociada coa membrana mitocondrial interna. Pertence á familia do citocormo c de proteínas. O citocromo c é unha proteína moi soluble, o que a diferenza doutros citocromos, xa que ten unha solubilidade duns 100 g/L. É un compoñente esencial da cadea de transporte de electróns, na cal transporta un electrón. Pode sufrir oxidación ou redución ao transferir electróns, pero non se une ao oxíxeno. Transfire electróns entre os Complexos III (coencima Q-citocromo c redutase) e IV (citocromo c oxidase) da cadea respiratoria. Nos humanos, o citocromo c está codificado polo xene CYCS do cromosoma 7.^[1][2][3]

Estrutura tridimensional do citocromo c (verde) cunha molécula de hemo (gris) que coordina un átomo central de ferro (laranxa).

Función

O citocromo c é un compoñente da cadea de transporte de electróns mitocondrial. O grupo hemo do citocromo c acepta electróns do complexo do citocromo bc1 e transfíreos ao complexo da citocromo c oxidase. O citocromo c está tamén implicado no inicio da apoptose. Despois de que se libera o ctocromo c no citoplasma, a proteína únese a proteases apoptóticas activando o factor-1 (Apaf-1).^[1]

O citocromo c pode catalizar varias reaccións como a hidroxilación e a oxidación aromática, e ten actividade de peroxidase por oxidación de varios doantes de electróns como 2,2-azino-bis(ácido 3-etilbenztiazolina-6-sulfónico) (ABTS), ácido 2-ceto-4-tiometil butírico e 4-aminoantipirina.

Distribución entre as especies

O citocromo c é unha proteína moi conservada entre un amplo conxunto de especies, que se encontra en plantas, animais, e moitos organismos unicelulares. Isto, xunto co seu pequeno tamaño (peso molecular de aproximadamente 12.000 daltons),^[4] fai que sexa moi útil nos estudos filoxenéticos cladísticos.^[5] A súa estruitura primaria consiste nunha cadea duns 100 aminoácidos. En moitos organismos superiores presenta unha cadea de 104 aminoácidos.^[6] A súa secuencia de aminoácidos está moi conservada en mamíferos, nos que difire só nuns poucos residuos. Por exemplo, as secuencias dos citocromos c humanos e de chimpancés son idénticas, pero difiren máis comparadas coas do cabalo.^[7]

Clases

En 1991 R. P. Ambler recoñecía catro clases de citocromos c:^[8]

• Clase I. Comprende o citocromo c soluble de baixo spin de mitocondrias e bacterias. Ten o sitio de unión ao hemo cara ao extremo N-terminal e o sexto ligando proporciónao un residuo de metionina cara ao C-terminal.
• Clase II. Inclúe o citocromo c' de alto spin entre outros. Ten o sitio de unión ao hemo cerca do extremo N-terminal.
• Class III. Comprende múltiples citocromos de baixo potencial redox. Os grupos hemo c son estrutural e funcionalmente non equivalentes e presentan diferentes potenciais redox que van de 0 a -400 mV.
• Clase IV. Creada orixinalmente para albergar as proteínas complexas da familia do citocromo c que teñen outros grupos prostéticos distintos do hemo c.

Aplicacións

O citocromo c pénsase que é o complexo funcional na chamada terapia láser de baixo nivel (LLLT). Nesta terapia, a luz vermella e algunhas lonxitudes de onda próximas ao infravermello penetran nos tecidos incrementando a rexeneración celular. A luz destas lonxitudes de onda parece capaz de incrementar a actividade do citocromo c, que deste modo aumenta a actividade metabólica e libera máis enerxía para que as células reparen o tecido.^[9]

Papel na apoptose

Transdución de sinais envolvida na apoptose.

O citocromo c é tamén un intermediario na apoptose, que é unha forma controlada de morte celular utilizada para matar células durante o proceso do desenvolvemento ou en resposta a unha infección ou danos no ADN.^[10]

O citocromo c únese á cardiolipina na membrana mitocondrial interna, o que a ancora á membrana e evita que se libere fóra da mitocondria e inicie a apoptose. Aínda que a atracción inicial entre a cardiolipina e o citocromo c é electrostática debido á carga moi positiva que hai sobre o citocromo c, a interacción final é hidrofóbica, xa que unha cola hidrofóbica da cardiolipina se insire na porción hidrofóbica do citocromo c.

Durante a fase inicial da apoptose, está estimulada a produción mitocondrial de especies reactivas do oxíxeno, e a cardiolipina oxídase por unha función peroxidase que ten o complexo cardiolipina–citocromo c. A hemoproteína sepárase despois da membrana mitocondrial interna e pode pasar ao citoplasma soluble a través de poros da membrana externa.^[11]

A elevación sostida nos niveis de calcio precede a liberación do citocromo c da mitocondria. A liberación de pequenas cantidades de citocromo c causa unha interacción co receptor IP3 (IP3R) no retículo endoplasmático, causando a liberación de calcio polo retículo endoplasmático. O incremento global de calcio activa unha masiva liberación de citocromo c, o cal despois actúa nun bucle de retroalimentación positivo que mantén a liberación de calcio do retículo endoplasmático a través dos IP3Rs.^[12] Isto explica como a liberación de calcio polo retículo endoplasmático pode atinxir niveis citotóxicos. Esta liberación de citocromo c á súa vez activa a caspase 9, que é unha cisteína protease. A caspase 9 pode despois continuar as activacións, activando a caspase 3 e a caspase 7, as cales son responsables de destruír a célula desde dentro.

Localización extramitocondrial

En condicións fisiolóxicas acéptase xeneralizadamente que o citocromo c está localizado só no espazo intermembrana mitocondrial.^[13] A liberación do citocromo c da mitocondria ao citosol, onde activa a familia das caspases (unhas proteases) crese que é o principal activador que dá lugar ao comezo da apoptose.^[14] Porén, estudos microscópicos inmunoelectrónicos detallados con preparacións de tecidos de ratas empregando anticorpos específicos para o citocromo c proporcionaron fortes evidencias de que o citocromo c en condicións normais celulares está tamén presente en localizacións extramitocondriais.^[15] Nas células pancreáticas acinares e da pituitaria anterior, detectouse unha presenza forte e específica de citocromo c nos gránulos de cimóxeno e nos gránulos da hormona do crecemento, respectivamente. No páncreas o citocromo c tamén se atopou en vacúolos condensados e no lume dos acinos. A localización extramitocondrial do citocromo c é específica, xa que desaparece completamente despois da adsorción do anticorpo primario co citocromo c purificado.^[15] A presenza de citocromo c fóra da mitocondria en localizacións específicas baixo condicións fisiolóxicas normais formula importantes cuestións sobre a súa función celular e os mecanismos de translocación.^[15] Ademais de para o citocromo c, esta localización extramitocondrial tamén se observou en moitas outras proteínas mitocondriais incluíndo as codificadas polo propio ADN mitocondrial.^[16][17][18] Isto abre a posibilidade de que existan mecanismos específicos para a translocación de proteínas mitocondriais aínda non identidicados que as pasan desde as mitocondrias ao citosol para ir a outros destinos celulares.^[18][19]