Митохондриальная цепь переноса электронов, образование активных форм кислорода и разобщение (Обзор)

Митохондриальная цепь переноса электронов (ЦПЭ) млекопитающих включает комплексы I–IV, а также переносчики электронов убихинон и цитохром c. В ЦПЭ существуют два пути переноса электронов: через комплексы I/III/IV при использовании НАДН в качестве субстрата и через комплексы II/III/IV при использовании янтарной кислоты в качестве субстрата. Поток электронов сопряжён с формированием протонного градиента через внутреннюю мембрану, а накопленная в этом градиенте энергия используется комплексом V (АТФ-синтазой) для синтеза АТФ. В первой части обзора кратко представлены структура и функция комплексов I–IV и АТФ-синтазы, включая специфический процесс переноса электронов в каждом комплексе. Часть электронов в ЦПЭ непосредственно передаётся на O2 с образованием активных форм кислорода (АФК). Во второй части обзора обсуждаются места образования АФК в каждом комплексе ЦПЭ, включая сайты IF и IQ в комплексе I, сайт IIF в комплексе II и сайт IIIQo в комплексе III, а также физиологическая и патологическая регуляция АФК. Как сигнальные молекулы АФК играют важную роль в пролиферации клеток, адаптации к гипоксии и определении клеточной судьбы, однако избыточное образование АФК может вызывать необратимое повреждение клеток и даже их гибель. Возникновение и развитие ряда заболеваний тесно связаны с избыточной продукцией АФК. В заключение рассматриваются утечка протонов и разобщающие белки (UCP). Утечка протонов бывает базальной и индуцированной. Индуцированная утечка протонов точно регулируется и вызывается UCP. В клетках млекопитающих идентифицировано пять UCP (UCP1–5). UCP1 главным образом участвует в поддержании температуры тела в холодной среде за счёт несократительного термогенеза. Основная роль UCP2–5 заключается в снижении окислительного стресса при определённых условиях, что обеспечивает цитопротекторный эффект. Все заболевания, связанные с окислительным стрессом, ассоциированы с UCP.