19.7: 電子伝達系:複合体IIIおよびIV

電子伝達鎖の間に、NADHおよびFADH₂からの電子は、それぞれ錯体IおよびIIにそれぞれ移動される。次に、これら2つの錯体は電子をユビキノールに転送し、ユビキノールはそれらをさらに複合体IIIに運びます。複合体IIIは、電子を膜間空間を横切ってCyt cに渡し、Cyt cは電子をさらに複合体IVに運びます。複合体IVは、電子を酸素に供与し、酸素を水に還元します。電子が錯体I、III、IVを通過すると、放出されたエネルギーがプロトンの膜間空間へのポンピングを助け、プロトン勾配を作り出します。このプロトン勾配は、複合体VまたはATP合成酵素中のADPおよび無機リン酸からのATPの合成を促進し、細胞のエネルギー要件を満たすのに役立ちます。

錯体IIIにおけるスーパーオキシド生成

ミトコンドリア膜上に位置する電子伝達鎖複合体は、細胞内の非酵素的スーパーオキシド生成の主要な部位です。これらのスーパーオキシドは、老化だけでなく、さまざまな変性疾患の根底にある細胞の酸化的損傷の主な原因です。複合体IとIIはミトコンドリアマトリックス内でスーパーオキシドを生成しますが、複合体IIIはマトリックス内または膜間空間のいずれかでスーパーオキシドを生成します。

複合体IIIのスーパーオキシドの実際の供給源は、不安定なラジカルユビセミキノン(Q•-)が生成されるユビキノンまたはQサイクルです。このラジカルは、不対電子を酸素に供与してスーパーオキシドアニオンを生成することができます。スティグマテリンなどの薬物は、ユビキノンから鉄硫黄タンパク質への電子フラックスを阻害し、ユビキノンからユビセミキノンへの酸化を防ぎ、それによってスーパーオキシドの生成を減少させます。対照的に、アンチマイシンAなどの薬物は、ユビセミキノンの定常状態濃度を増加させることにより、Qサイクル内でのスーパーオキシドの生成を増加させることができます。

コンプレックスIVは規制センターとして機能します

シトクロムcオキシダーゼ(COX)またはコンプレックスIVは、真核細胞における酸化的リン酸化の調節中心であると同時に、最終的な酸素受容複合体としても機能します。これは、アロステリックATP阻害を含むさまざまなメカニズムを通じて調節されます。細胞のATP/ADP比が高い場合、リン酸化COXはATPによるフィードバック阻害を受けます。このアロステリック阻害は、細胞のエネルギーレベルを感知し、エネルギー需要に応じてミトコンドリア内のATP合成を調整するのに役立ちます。