Succinatdehydrogenase

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).
Größe	1116 = 621+252+243 Aminosäuren
Struktur	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.

Struktur und Funktion

Schema des Elektronentransports in Komplex II

Das Protein besteht aus vier Untereinheiten: einem Flavoprotein (SdhA), einem Eisen-Schwefel-Protein (SdhB) und zwei Cytochromen (SdhC und SdhD). 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.^[1]

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 den Enzymkomplex gebunden. Seine Reoxidation erfolgt durch eine Kette von Einelektronenübertragungen beginnend bei den drei Eisencluster Fe₂S₂, Fe₄S₄, Fe₃S₄ hin zum Cytochrom b₅₅₆.

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. 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 Redox-Kette 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.

Strukturausschnitte aus der Succinat-Dehydrogenase: Räumliche Anordnung der Redoxzentren des Enzyms.

Inhibitor

• Malonat

Krankheiten

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.^[2][3][4][5]

Einzelnachweise

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

Siehe auch

• Citratzyklus
• Atmungskette

Weblinks