El citocromo c ( ing. cyt c ) es una pequeña proteína que contiene hemo, pertenece a la clase de citocromos , contiene tipo c hemo en la estructura . Realiza dos funciones en la célula. Por un lado, es un transportador de un electrón débilmente unido a la membrana interna mitocondrial y un componente necesario de la cadena respiratoria . Puede oxidarse y reducirse, pero no se une al oxígeno. Por otro lado, bajo ciertas condiciones, puede desprenderse de la membrana, disolverse en el espacio intermembrana y activar la apoptosis . Esta dualidad está asociada a las propiedades específicas de la molécula de citocromo c .
El citocromo c es una pequeña proteína con un peso molecular de 12 kDa . A diferencia de otros citocromos , es una proteína muy soluble (la solubilidad es de unos 100 g/l ).
El citocromo c contiene en su estructura un hemo de tipo c , que forma un enlace covalente a través de residuos de cisteína (Cys-14 y Cys-17).
En los seres humanos, el citocromo c está codificado por el gen nuclear CYCS [2] .
El citocromo c se sintetiza como un precursor inactivo, el apocitocromo . Su traducción y modificación cotraduccional ocurren en el citoplasma.
Para una mayor maduración, el apocitocromo y el hemo b (Fe-protoporfirina IX) deben transportarse al espacio intermembrana mitocondrial .
Los chaperones de hemo a menudo están involucrados en la entrega de hemo b al espacio intermembrana. [3]
La importación de apocitocromo a través de la membrana externa difiere del transporte normal de proteínas a las mitocondrias. Este proceso involucra a la proteína holocitocromo-c-sintasa (HCCS, otro nombre para hem-liasa), que simultáneamente une hemo con apocitocromo. Al mismo tiempo, el citocromo adquiere una estructura más compacta y se vuelve activo. Es importante que, antes de la unión covalente, se reduzca el hierro hemo y se oxiden las cisteínas de apocitocromo. La oxidación de cisteínas con la formación de un enlace disulfuro se lleva a cabo por la enzima tiol-disulfuro oxidorreductasa. [3]
La biosíntesis del citocromo difiere en diferentes organismos, y aún no existe una nomenclatura generalmente aceptada de las proteínas involucradas en este proceso. [3]
La función principal del citocromo c es la transferencia de electrones entre los complejos III ( coenzima Q -Cyt C reductasa o Citocromo-bc1-complejo ) y IV ( Citocromo c-oxidasa ) de la cadena respiratoria mitocondrial . Además, el citocromo c induce la apoptosis (muerte celular programada) al salir de las mitocondrias al citoplasma, sirve para mejorar la vía de señalización de la apoptosis y también tiene una serie de funciones no apoptóticas. [cuatro]
La fosforilación oxidativa es uno de los componentes más importantes de la respiración celular, que ocurre en la membrana interna de las mitocondrias con la participación de cinco complejos de la cadena respiratoria. Consiste en la transferencia sucesiva de electrones entre complejos desde el sustrato a la molécula de oxígeno, el bombeo conjugado de protones al espacio intermembrana y la síntesis de ATP debido al potencial protónico resultante. Este proceso requiere portadores de electrones que funcionan como lanzaderas entre los complejos respiratorios. Los transportadores de electrones pueden ser solubles en lípidos, unidos a la membrana o solubles en agua pero unidos a la membrana. El citocromo c es un transportador de electrones unido a la membrana, soluble en agua.
El citocromo c acepta un electrón del complejo III. Al hacerlo, restaura su grupo hemo .
Además, el citocromo reducido se difunde sobre la superficie de la membrana al complejo IV. Este complejo es la citocromo c-oxidasa , acepta un electrón del citocromo y luego transfiere los electrones acumulados a la molécula de O 2 para formar la molécula de H 2 O.
En resumen, el proceso es el siguiente: el complejo III cataliza la transferencia de 2 electrones desde la ubiquinona a 2 moléculas de citocromo, bombeando 2 protones desde la matriz; El complejo IV cataliza la transferencia de 4 electrones desde 4 moléculas de citocromo al O 2 , bombeando 4 protones desde la matriz.
El papel del citocromo c en la apoptosis se descubrió por primera vez en experimentos en los que la adición de trifosfato de desoxiadenosina a extractos de citosol provocaba la aparición de actividad de caspasa , y la actividad no se desarrollaba sin citocromo. [5] Posteriormente, se demostró la conexión de la actividad de la caspasa con las mitocondrias y el papel del citocromo como principal mediador. Resultó que incluso las microinyecciones de citocromo en células de mamíferos causan apoptosis. [6]
El citocromo c está implicado en el desarrollo de la apoptosis tanto interna como externa. La apoptosis intrínseca se desencadena por daño en el ADN, estrés metabólico o la presencia de proteínas mal plegadas. El paso clave en el desarrollo de la apoptosis interna es la permeabilización de la membrana mitocondrial externa. La apoptosis externa (extrínseca) se desencadena por la unión de un ligando extracelular a un receptor de la membrana celular.
Tras la activación de la apoptosis, el citocromo abandona el espacio intermembrana de las mitocondrias hacia el citoplasma y se une al factor activador de la proteasa apoptótica (Apaf-1). Como resultado, la liberación de citocromo c en el citoplasma inicia la formación del apoptosoma .
El citocromo c es capaz de catalizar la hidroxilación y oxidación de hidrocarburos aromáticos.
Se muestra el papel del citocromo como antioxidante . Es capaz de catalizar la oxidación de radicales superóxido en oxígeno molecular. [7]
El citocromo c cataliza la amidación de ácidos grasos. Esto conduce a la formación de importantes reguladores fisiológicos. [ocho]
Con una conformación alterada, parcialmente desplegada, el citocromo c exhibe actividad peroxidasa y aumenta la oxidación de la cardiolipina . [9]
El citocromo c es una proteína conservada que se encuentra en plantas, animales y muchos protistas. Esta propiedad, junto con su pequeño tamaño, hace que el citocromo c sea útil para la investigación cladística. [diez]
La estructura primaria del citocromo c está representada por una sola cadena de aproximadamente 100 residuos de aminoácidos. Muchos organismos altamente organizados tienen exactamente 104 residuos en la cadena. [11] En los mamíferos, la secuencia primaria del citocromo c difiere solo en unos pocos residuos. Por ejemplo, la secuencia del citocromo c humano es idéntica a la del chimpancé, pero diferente a la del caballo. [12]
A su vez, se distinguen cuatro clases entre los citocromos c (clase 1, clase 2, clase 3, clase 4), cuyos representantes difieren entre sí en la parte proteica, el número de hemos, ligandos en las posiciones de coordinación quinta y sexta. de hierro en el hemo y, por lo tanto, tienen propiedades muy diferentes [13] .