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NADH-Dehydrogenase

NADH-Dehydrogenase

NADH-Dehydrogenase

Schematische Darstellung von Komplex I in der inneren Mitochondrienmembran
Bezeichner
Gen-Name(n) NDH
Transporter-Klassifikation
TCDB 3.D.1
Bezeichnung Protonentranslozierende NADH-Dehydrogenase
Enzymklassifikation
EC, Kategorie 1.6.5.3  Oxidoreduktase
Reaktionsart Redoxreaktion
Substrat NADH + Ubichinon
Produkte NAD+ + Ubichinol

Das Enzym NADH-Dehydrogenase, genauer NADH : Coenzym Q Oxidoreduktase (systematischer Name), auch Komplex I der mitochondrialen Atmungskette genannt, ist eine Oxidoreduktase. Das Enzym katalysiert in einer gekoppelten Reaktion die Oxidation von NADH mit der Reduktion von Coenzym Q und verbindet dies mit der Translokation von Protonen aus dem Matrixraum (innen) in den Intermembranraum (außen) des Mitochondriums:

NADH + Ubichinon + 5 H+innen → NAD+ + Ubichinol + 4 H+außen

Mechanismus

Die Redoxreaktionen finden alle im Membranarm des Komplexes statt. NADH bindet an der Spitze des Membranarms in der Nukleotidbindestelle und gibt zwei Elektronen an den Kofaktor FMN ab und wird dadurch zu NAD+ oxidiert. Die Elektronen durchlaufen dann die Elektronentransportkette, deren Zentren allerdings jeweils nur ein Elektron aufnehmen, so dass die Elektronen nun aufgeteilt werden: eins wird auf das Eisen-Schwefel-Zentrum N1a übertragen, das andere auf das Eisen-Schwefel-Zentrum N3 und von dort aus weiter über N1b, N4, N5, N6a, und N6b auf das Eisen-Schwefel-Zentrum N2. Von diesem letzten Zentrum der Elektronentransportkette wird das Elektron auf das zweite Substrat Ubichinon übertragen, das zusammen mit dem zweiten Elektron, das dann ebenfalls denselben Weg geht, zu Ubichinol reduziert wird.

Der Membranarm des Komplexes besteht unter anderem aus drei Antiporter-ähnlichen Untereinheiten, von denen vermutet wird, dass sie in die Translokation von Protonen involviert sind. Der genaue Mechanismus der Translokation ist jedoch noch nicht geklärt. Bei den letzten beiden Schritte der Elektronentransportkette, bei der Übertragung der Elektronen auf N2 und auf Ubichinon, wird der größte Teil der Energie frei, so dass von hier auf noch unbekannte Art die Energie auf die Antiporter-ähnlichen Untereinheiten übertragen wird.

Inhibitoren

Rotenon und Piericidin A sind zwei Inhibitoren, die strukturelle Ähnlichkeit zu Ubichinon aufweisen und die Ubichinonbindestelle blockieren, der Elektronentransfer wird somit unterbrochen. Weitere Inhibitoren sind Amytal und Asimicin. Ein NADH-analoger Inihibtor, der die Nukleotidbindestelle blockiert, ist Adenosin Diphosphat Ribose.

Siehe auch

Weitere Enzym-Komplexe der mitochondrialen Atmungskette:

Einzelnachweise

  • Sazanov, L.A. & Hinchliffe, P. (2006): Structure of the hydrophilic domain of respiratory complex I from Thermus thermophilus. In: Science. Bd. 311, S. 1430-1436. PMID 16469879
  • Brandt, U. (2006): Energy converting NADH:quinone oxidoreductase (complex I). In: Annu. Rev. Biochem. Bd. 75, S. 69-92. PMID 16756485.
  • Flemming, D. & Friedrich, T. (2005): Die modulare Evolution eines Enzymkomplexes. In: Bioforum. Jg. 2005, Nr. 6. PDF

Weblinks


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