Succinat-Dehydrogenase

Succinat-Dehydrogenase
Bändermodell des Komplex II (vom Huhn nach PDB 1YQ3) in der Membran mit den Untereinheiten SdhA (grün), SdhB (cyan), SdhC (magenta) und SdhD (gelb).
Masse/Länge Primärstruktur	1116 = 621+252+243 Aminosäuren
Sekundär- bis Quartärstruktur	Heterotetramer (Ip + Fp + Cyb)
Kofaktor	FAD (Fp); 2Fe-2S, 3Fe-4S, 4Fe-4S (Ip); Häm (Cyb)
Bezeichner
Gen-Name(n)	SDHA, SDHB, SDHC, SDHD
Enzymklassifikation
EC, Kategorie	1.3.5.1  Oxidoreduktase
Reaktionsart	Redoxreaktion
Substrat	Succinat + Ubichinon
Produkte	Fumarat + Ubichinol
Vorkommen
Übergeordnetes Taxon	Lebewesen

Das Enzym Succinat-Dehydrogenase (SDH), genauer Succinat : Ubichinon – Oxidoreduktase (systematischer Name), auch Komplex II der mitochondrialen Atmungskette genannt, ist eine Oxidoreduktase. Es ist das einzige membranständige Protein des Citratzyklus und als Komplex II der Atmungskette direkt in die Elektronentransportkette der Mitochondrien eingebunden. Das Enzym katalysiert die Oxidation von Succinat zu Fumarat und die Reduktion von Ubichinon (Coenzym Q) zu Ubichinol.

Mutationen in einem der vier codierenden Gene können beim Menschen für Krankheiten wie Phäochromozytom, Paragangliom, Carney-Stratakis-Syndrom, Leigh-Syndrom und kolorektale Karzinome verantwortlich sein.^[1][2][3][4]

Struktur und Funktion

Schema des Elektronentransports in Komplex II

Bändermodell des Complex II, die Cofaktoren als Kalotten von oben nach unten: Häm, Ubichinon (pink), 3Fe4S, 4Fe4S, 2Fe2S, FAD (rot) mit Substrat Oxalacetat (schwarz).

Das Protein besteht aus vier Untereinheiten: einem Flavoprotein (SdhA), einem Eisen-Schwefel-Protein (SdhB) und einem Cytochrom (mit einem Häm b), das aus den beiden Untereinheiten SdhC und SdhD gebildet wird. Evolutionsbiologisch ist das Flavoprotein die älteste Untereinheit und homologe Proteine sind daher bereits in vielen Bakterien zu finden (EC 1.3.99.1). Mit der Evolution der Eukaryoten kam das Eisen-Schwefel-Protein hinzu, und mit den Wirbeltieren und dem dann hinzugekommenen Cytochrom wurde der Komplex in der Membran verankert.^[5]

Das Enzym katalysiert die Oxidation von Succinat zu Fumarat und die Reduktion von Ubichinon (Coenzym Q) zu Ubichinol. Das im Citratzyklus formulierte FADH₂ als entstehendes Reduktionsäquivalent dieser Oxidation tritt – im Gegensatz zum NADH – nicht frei auf, sondern ist als prosthetische Gruppe an die SdhA Untereinheit des Enzymkomplex gebunden. Seine Reoxidation erfolgt durch eine Kette von Einelektronenübertragungen beginnend bei den drei Eisen-Schwefel-Clustern Fe₂S₂, Fe₄S₄, Fe₃S₄ der SdhB Untereinheit, hin zum Cytochrom b₅₆₀ (in Mitochondrien) bzw. Cytochrom b₅₅₆ (in Bakterien) der Untereinheiten SdhC und SdhD.

Dieses reduziert schließlich die chinoide – also oxidierte – Form des Coenzym Q (Ubichinon), in die phenolische Form, das Ubichinol. Da die beteiligten Eisenkomplexe nur zu Einelektronenübertragungen fähig sind, erfolgt die Reoxidation des FAD bzw. die Reduktion des Ubichinons, die zu je zwei Elektronen liefern bzw. benötigen, in zwei Stufen über radikalische, jedoch stabile, semichinoide Zwischenstufen. Die Bindetasche für Succinat befindet sich in der Untereinheit SdhA; die für Ubichinon wird von den drei Untereinheiten SdhB, SdhC und SdhD gebildet. Ubichinon/Ubichinol ist, bedingt durch seine lipophile Polyisoprenyl-Kette, membranlöslich. Es dient daher als mobiler Elektronenüberträger vom Komplex II auf den Komplex III der Atmungskette.

Die Redoxkette der Succinat-Dehydrogenase:

Die Bilanzierung dieses Schrittes des Citratzyklus ergibt also eine Übertragung zweier Elektronen vom Succinat auf Ubichinon. Ein Protonentransport findet über dieses Enzym jedoch nicht statt.

Inhibitor

• Malonat

Einzelnachweise

1. ↑ UniProt P31040
2. ↑ UniProt P21912
3. ↑ UniProt Q99643
4. ↑ UniProt O14521
5. ↑ Fumarate reductase / succinate dehydrogenase FAD-binding site

Siehe auch

• Citratzyklus
• Atmungskette

Weblinks

 Wikibooks: Biochemie und Pathobiochemie: Citratzyklus – Lern- und Lehrmaterialien