19.9: Elektron Taşıma Zinciri

Elektron taşıma zinciri veya oksidatif fosforilasyon, elektron transfer reaksiyonları sırasında açığa çıkan serbest enerjinin ATP sentezine bağlandığı ekzotermik bir süreçtir. Bu süreç, aerobik hücrelerde önemli bir enerji kaynağıdır ve bu nedenle elektron taşıma zincirinin inhibitörleri hücrenin metabolik süreçlerine zararlı olabilir.

Elektron taşıma zincirinin inhibitörleri

Yaygın olarak kullanılan bir pestisit olan rotenon, Q bağlanma bölgesini bloke ederek kompleks I’de Fe-S kümesinden ubikinon veya Q’ya elektron transferini önler. Kompleks I fonksiyonunun inhibisyonu, reaktif oksijen türlerinin veya ROS’un üretiminin artmasına neden olur. Bu rotenon kaynaklı ROS üretimi, mitokondriyal DNA da dahil olmak üzere mitokondriyal bileşenlere zararlı olabilir ve sonunda hücre ölümüne yol açabilir.

Ubikinonun bir başka rekabetçi inhibitörü, kompleks II üzerindeki Q bağlanma bölgesine müdahale eden güçlü bir mantar ilacı olan karboksindir. Karboksinin bağlanması, elektronların FADH_2’den ubikinona transferini engeller, böylece solunum zincirini bloke eder.

Bazı antibiyotiklerin de solunum zinciri komplekslerini inhibe ettiği bilinmektedir. Örneğin, Streptomyces türleri tarafından üretilen bir antibiyotik olan antimisin A, kompleks III’ün ubikinon bağlanma bölgesine müdahale eder ve böylece Q döngüsünü bloke eder. Q döngüsünün olmaması, kompleks III alt birimleri, sitokrom b ve sitokrom c arasındaki elektron transferini önler, böylece elektron taşıma zincirini inhibe eder.

Bazen, hücrenin metabolik aktiviteleri sırasında üretilen toksinler, mitokondriyal fonksiyonun bir inhibitörü olarak işlev görebilir. Örneğin, hem katabolizmasının bir yan ürünü olan karbon monoksit, oksijen bağlama bölgeleri için oksijenle rekabet ederek kompleks IV’ü inhibe eder. Bu, kompleks III’te elektron birikimine yol açar ve süperoksit radikallerinin oluşmasına neden olur.

Mitokondriyal ATP sentaz veya kompleks V, proton kanalını bağlayan ve inhibe eden bir antibiyotik olan oligomisin tarafından inhibe edilir. Bu inhibisyon, ATP sentazdan proton akışını önler, böylece ADP’nin ATP’ye katalitik dönüşümü için gerekli olan kompleksin dönme hareketini önler.

Bu toksinler solunum fonksiyonlarının güçlü inhibitörleri olsa da, bireysel komplekslerin ve enzim kinetik araştırmalarının incelenmesinde değerli ajanlar olarak da işlev görebilirler.