19.6: 전자 수송 사슬 : 복합체 I 및 II

미토콘드리아 전자 전달 사슬(ETC)은 진핵 세포의 주요 에너지 생성 시스템입니다. 그러나 미토콘드리아는 산화적 인산화 중 큰 전자 흐름으로 인해 세포 독성 활성 산소종(ROS)도 생성합니다. 복합체 I은 과산화물 라디칼의 주요 공급원 중 하나이지만, 복합체 II에 의한 ROS 생성은 드물며 돌연변이된 복합체가 있는 암세포에서만 관찰될 수 있습니다.

ROS 생성은 건강한 세포에서 정상적인 세포 신호 전달 과정에 필요한 적당한 수준으로 조절되고 유지됩니다. 그러나 암세포는 더 높은 항산화 능력을 가지고 있어 암세포 사멸을 일으키지 않고 종양 형성 촉진 경로를 유발하는 수준에서 ROS 유지가 가능합니다. 따라서 암세포는 산화 환원 환경이 변경되어 높은 ROS 생산 속도가 높은 ROS 소거 속도의 균형을 맞춥니다. 암세포의 이러한 독특한 특징은 정상 세포보다 ROS 수치의 변화에 더 민감하게 만듭니다. ETC의 규칙적인 전자 흐름을 방해하는 억제 화합물도 미토콘드리아 세포 사멸 경로를 유발할 수 있습니다. 예를 들어, 메트포르민(metformin), 레스베라트롤(resveratrol), 펜레티나이드(fenretinide)와 같은 ETC 억제제는 호흡기 복합체의 정상적인 기능을 방해합니다. 이는 암세포의 항산화 능력을 초과하는 수준까지 ROS 생산을 증가시켜 암세포를 사멸시킵니다.

복합체 I은 미토콘드리아 호흡 기능을 차단하고 췌장암 및 유방암 세포를 포함한 여러 유형의 암세포에서 프로그래밍된 세포 사멸을 유도하는 AMP 활성화 단백질 키나아제인 메트포르민에 의해 억제됩니다. 복합체 II의 돌연변이는 드물지만 말초 신경계의 경동맥 신체 감각 기관의 종양으로 이어질 수 있습니다.

암 외에도 전자 전달 사슬 복합체의 비정상적인 활동이나 결핍은 인간의 신경 퇴행성 질환과 관련이 있습니다. 예를 들어, 파킨슨병의 경우 복합체 I의 기능이 부족합니다. 마찬가지로, II복합체의 결함은 헌팅턴병과 관련이 있습니다.