19.6: 電子伝達鎖:錯体IおよびII型

ミトコンドリア電子伝達鎖(ETC)は、真核細胞の主要なエネルギー生成システムです。しかし、ミトコンドリアは、酸化的リン酸化中の大きな電子の流れにより、細胞傷害性活性酸素種(ROS)も生成します。複合体Iはスーパーオキシドラジカルの主要な供給源の1つですが、複合体IIによるROS産生はまれであり、変異した複合体を持つ癌細胞でのみ観察される可能性があります。

ROSの生成は、健康な細胞の正常な細胞シグナル伝達プロセスに必要な中程度のレベルで制御および維持されます。しかし、がん細胞はより高い抗酸化能力を持っているため、がん細胞を死に至らしめることなく、腫瘍形成促進経路を誘発するレベルでのROS維持が可能になります。したがって、がん細胞は酸化還元環境が変化し、高いROS産生率が高いROS捕捉率と相殺されます。がん細胞のこのユニークな特徴により、がん細胞は正常細胞よりもROSレベルの変化に対してより敏感になります。ETC内の通常の電子の流れを妨げる阻害化合物は、ミトコンドリア細胞死経路の引き金にもなります。例えば、メトホルミン、レスベラトロール、フェンレチニドなどのETC阻害剤は、呼吸器複合体の正常な機能を破壊します。これにより、ROS産生ががん細胞の抗酸化能力を超えるレベルまで上昇し、がん細胞が死滅します。

複合体Iは、ミトコンドリアの呼吸機能を阻害し、膵臓がんや乳がん細胞を含むいくつかの種類のがん細胞でプログラムされた細胞死を誘導するAMP活性化プロテインキナーゼであるメトホルミンによって阻害されます。複合体IIの突然変異は、まれではありますが、末梢神経系の頸動脈体感覚器官の腫瘍を引き起こす可能性があります。

がん以外にも、電子伝達系複合体の異常な活動や欠損がヒトの神経変性疾患と関連しています。例えば、パーキンソン病では、複合体Iの機能が欠如しています。同様に、複合体IIの欠陥はハンチントン病に関連しています。