O complexo do citocromo bc1, também denominado de complexo III, tem a função de passar eletrões da ubiquinona (CoQ) reduzida para o citocromo c. Contém quatro cofatores redox: dois hemes do tipo b, um heme do tipo c e um centro [2Fe-2S].
Os citocromos, funções que foram elucidadas em 1925 por David Keilin (1887 – 1963), são proteínas redox ativas que se encontram em todos os organismos excetuando alguns seres anaeróbios obrigatórios. Estas proteínas contêm grupos heme que, de uma forma alternada, mudam os seus iões ferro entre o estado II e III de oxidação durante o transporte de eletrões. O espetro de absorção visível dos citocromos com os grupos heme reduzidos (Fe (II)) é composto por três picos: as bandas α, β e γ (Soret). O comprimento de onda do pico α, que varia dependendo da espécie de citocromo reduzido, é útil para a diferenciação entre os diferentes tipos de citocromos. Entre cada tipo de citocromo e, portanto, entre diferentes grupos heme podem existir ambientes eletrónicos com pequenas variações que produzem alterações nos comprimentos de onda dos picos α. Por exemplo, o complexo II tem dois tipos de heme do tipo b: o que absorve a 562nm é referido como o b562 ou bH enquanto o que tem a absorvância máxima a 566nm é referido como o b566 ou bL. Cada citocromo contém um anel porfirínico diferente coordenado com o átomo de ferro. Um citocromo do tipo b contém uma protoporfirina IX, que também está presente na hemoglobina e mioglobina. O grupo heme do citocromo do tipo c difere da protoporfirina IX da forma em que os seus grupos vinil desfizeram a sua ligação dupla para formar uma ligação tioéter à proteína, com a participação de uma cisteína. O heme a contém uma longa cadeia hidrofóbica de três unidades de isopreno ligados à porfirina através de um grupo hidroxietil, bem como um grupo formil no lugar de um substituinte metil. Os ligandos axiais do ferro do heme também variam com o tipo de citocromo. Nos citocromos a e b, ambos os ligandos são resíduos de histidina, enquanto no citocromo c, existem de histidina e metionina.
Todos os complexos bc1 conhecidos contêm três subunidades comuns: o citocromo b, que liga ambos os hemes bH e bL, o citocromo c1, que contém um heme do tipo c, e uma proteína ferro-enxofre de Rieske (ISP, do inglês “iron-sulfur protein”), que contém um centro [2Fe-2S].
As estruturas de raios-X dos complexos do citocromo bc1 para as espécies bovina, galinha e levedura foram determinadas independentemente por diversos cientistas (Johan Diesenhofer, Iwata and Bing Jap, Edward Berry, Antony Crofts, Sung-Hou Kim e Hartmut Michel). Todas as estruturas mostram uma molécula simétrica com uma forma de pera com um diâmetro máximo de 130 Å e com uma altura de 150 Å. A região membranar tem 40 Å de espessura e é composta por 13 hélices transmembranares em cada protómero. Oito destas hélices transmembranares contribuem para a subunidade do citocromo b, que liga o heme bH e o heme bL no interior da sua região transmembranar, em que o heme bL se dispõe numa região mais próxima do espaço intermembranar. A ISP está ancorada por uma hélice transmembranar e estende-se para o espaço intermembranar. As duas ISPs do complexo dimérico estão entrelaçadas de uma forma em que o centro [2Fe-2S] contendo o domínio de um protómero interage com as subunidades do citocromo b e do citocromo bc1 do outro protómero. As distâncias entre os vários centros metálicos são um pouco grandes, variando entre os 21 e os 34 Å.
Citocromo c
O citocromo c é uma proteína membranar periférica que está fracamente ligada à superfície externa da membrana mitocondrial interna. Liga-se alternadamente ao citocromo c1 (do complexo III) e à oxidase do citocromo c (Complexo IV), funcionando assim como um transportador de eletrões entre eles. O sítio de ligação do citocromo c contém vários resíduos de lisina que se encontram num anel à volta da extremidade exposta do grupo heme do citocromo.
A estrutura de raios-X do citocromo bc1 de levedura complexada com o citocromo c, determinada por Carola Hunte, mostra, que o citocromo c se liga ao citocromo c1 do citocromo bc1. Esta associação parece ser particularmente ténue porque a área deste interface (880 Å) é muito menor quando comparada com outros complexos proteicos (<1600 Å). O tamanho deste interface adequa-se tanto a uma ligação célere como uma libertação rápida. Este interface envolve somente dois resíduos de lisina do citrocromo c, Lis 86 e Lis 79, que se ligam, respetivamente, ao glutamato 235 e à alanina 164 do citocromo c1.
Os grupos hemes reduzidos são entidades altamente reativas; eles conseguem transferir eletrões até distâncias entre os 10 e os 20 Å. Assim, os citocromos têm uma função oposta das enzimas: em vez de estimular substratos não reativos a reagir, eles têm que prevenir que os seus hemes transfiram eletrões a outro componente celular que não seja o pretendido. Isto é, sem dúvida, a razão pela qual estes hemes estão envolvidos por toda a proteína. Para além disto, é também um dever dos citocromos proporcionar a forma ideal de transferência dos eletrões, canalizando-os ao parceiro pretendido.
Outros assuntos relacionados:
- Fosforilação oxidativa
- Cadeia transportadora de eletrões
- Oxidorredutase da NADH-Q (Complexo I)
- Oxidorredutase da Coenzima Q (Complexo II)
- Oxidase do citocromo c (Complexo IV)
- Sintase do ATP (Complexo V)
- Heme
