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Konjugierte Proteine

Reduktasen

1. Die Phthalat-Dioxygenase-Reduktase (PDR)

Der Transfer von Elektronen zwischen Pyridin-Nucleotiden (Zweielektronen-Carrier) und Hämen oder [2Fe-2S]-Zentren (Einelektronen-Carrier) ist ein wichtiger Schritt in der Atmung, der Photosynthese und auch vielen Oxygenase-Systemen. Die Phthalat-Dioxygenase-Reduktase (PDR) aus Pseudomonas cepacia ist ein lösliches Eisen-Schwefel-Flavoprotein, das diese Art von Elektronentransfer ausführen kann. PDR ist ein aus drei Domänen aufgebautes Protein, der N-Terminus bindet FMN, die NAD(H) Bindung vermittelt die mittlere Proteindomäne. Die [2Fe-2S]-Domäne ist am C-Terminus lokalisiert. Kinetische Studien zeigten, dass die Reaktion von PDR mit NADH in mehrere aufeinander abfolgende Schritte zerlegt werden kann:

  1. Bindung des Pyridin-Nucleotids
  2. Hydridtransfer auf das FMN
  3. Intramolekularer Elektronentransfer vom reduzierten Flavin auf das [2Fe-2S]-Cluster

2. Die Cytochrom P450-Reduktase

Die NADPH-Cytochrom P450-Reduktase (CPR) ist der Elektronendonor für verschiedene Oxygenasen, die im endoplasmatischen Retikulum der meisten eukaryontischen Zellen zu finden sind. Zu diesen Oxygenasen gehören auch die Cytochrom P450-Enzyme. Diese Familie von Enzymen ist u.a. am Metabolismus von Drogen und Xenobiotika sowie an der Synthese von Steroid-Hormonen beteiligt.

Abb.1
Die Funktion der Cytochrom P450-Reduktase

CRP ist ein Flavoprotein, das sowohl FAD als auch FMN trägt. Die modulartige Struktur des Proteins lässt vermuten, dass es ursprünglich aus kleineren Untereinheiten (ähnlich den Flavodoxinen und der Ferredoxin-NADP-Reduktase) aufgebaut ist. Die CPR ist auch ein Bestandteil der NO-Reduktase und der Methionin-Synthase-Reduktase.

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Abb.2

Die NADPH-Cytochrom P450-Reduktase aus der Ratte (Rattus norvegicus) (hydrophile Domäne, PDB-Code: 1AMO). Eingeblendet sind als Liganden FMN in weiss, FAD in orange und NADP in rot.

Abb.3

Die FMN-Bindedomäne der A-Kette (PDB-Code: 1B1C).

Literatur

Wang, M.; Roberts, D. L.; Paschke, R.; Shea, T. M.; Masters, B. S.; Kim, J. J. (1997): Three-dimensional structure of NADPH-cytochrome P450 reductase: prototype for FMN- and FAD-containing enzymes. In: New Biol.. 94 , 8411-8416
Zhao, Q.; Modi, S.; Smith, G.; Paine, M.; Mcdonagh, P. D.; Wolf, C. R.; Tew, D.; Lian, L. Y.; Roberts, G. C.; Diessen, H. P. (1999): Crystal Structure of the FMN-Binding Domain of Human Cytochrome P450 Reductase at 1.93 A Resolution. In: New Biol.. 8 , 298-306

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