NADH deshidrogenasa

La NADH deshidrogenasa, NADH:ubiquinona oxidorreductasa o complejo I es un gran complejo multienzimático que cataliza la transferencia de electrones del NADH al coenzima Q en la cadena respiratoria.

NADH deshidrogenasa

Estructura de la NADH deshidrogenasa; la membrana interna mitocondrial queda en la parte inferior de la figura.
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Número EC 1.6.99.3
Número CAS 9079-67-8
Ortólogos
Especies
Humano Ratón
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Es el mayor complejo de la cadena respiratoria; en los mamíferos consta de 45 cadenas polipeptídicas, de las cuales, siete están codificadas por el genoma mitocondrial. Contiene FMN como grupo prostético y 8 cúmulos hierro-azufre.

Su estructura tienen forma de "L" con un gran dominio en la membrana (con alrededor de 60 hélices transmembrana) y un dominio periférico hidrófilo donde se produce la reducción del NADH.

Constituye el punto de entrada a la cadena de transporte electrónico en las bacterias y en la membrana interna de las mitocondrias de las células eucariota. La transferencia electrónica se inicia mediante la oxidación del NADH ya que sus dos electrones son transferidos simultáneamente a un FMN unido no covalentemente a la enzima, y desde allí, a través de una serie de clusters Fe-S (transportadores de electrones capaces de aceptar un electrón por ciclo) al aceptor final, la coenzima Q (ubiquinona, transportador electrónico liposoluble) o a aceptores artificiales como ferrocianuro o rutenio (III) hexaamina.[1][2]

Simultáneamente al transporte electrónico, el complejo I bombea protones a través de la membrana, contribuyendo así a la generación de un gradiente electroquímico. La estequiometría aceptada para el bombeo de protones es 2H+/e-.[3][4] Este proceso produce el 40% del gradiente transmembrana generado en la oxidación del NADH por la cadena respiratoria mitocondrial.[5] Recientemente se demostró que en ciertos procariotas el complejo transloca cationes Na+ en lugar de protones y que de este modo se genera una fuerza sodio-motriz en lugar de protón-motriz.[6][7]

Más de cien genes están involucrados en la biosíntesis del complejo I, participan en: transcripción, traducción, transporte, procesamiento, inserción de cofactores y ensamblado. El proceso de biosíntesis debe estar estrictamente regulado para mantener los niveles de actividad metabólica en células y tejidos, de acuerdo a su demanda energética.[3][4]

Tradicionalmente se ha denominado como complejo I a la enzima mitocondrial mientras que su contraparte bacteriana se conoce como NADH deshidrogenasa tipo I.[8][9]

Patología

Mutaciones en las subunidades del complejo I pueden causar enfermedades mitocondriales, entre las que destaca el síndrome de Leigh.

Hay algunas evidencias de que defectos en el complejo I pueden jugar cierto papel en la etiología de la enfermedad de Parkinson, tal vez porque el complejo I (al igual que el III) pueden padecer fugas de electrones hacia el oxígeno formando superóxidos muy tóxicos.

Referencias
  1. Carroll, Joe; Fearnley, Ian M.; Shannon, Richard J.; Hirst, Judy; Walker, John E. (Febrero de 2003). «Analysis of the subunit composition of complex I from bovine heart mitochondria». Molecular & cellular proteomics: MCP 2 (2): 117-126. ISSN 1535-9476. PMID 12644575. doi:10.1074/mcp.M300014-MCP200. Consultado el 25 de septiembre de 2023.
  2. Dupuis, A.; Prieur, I.; Lunardi, J. (Junio de 2001). «Toward a characterization of the connecting module of complex I». Journal of Bioenergetics and Biomembranes 33 (3): 159-168. ISSN 0145-479X. PMID 11695825. doi:10.1023/a:1010770600418. Consultado el 25 de septiembre de 2023.
  3. Schultz, B. E.; Chan, S. I. (2001). «Structures and proton-pumping strategies of mitochondrial respiratory enzymes». Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure 30: 23-65. ISSN 1056-8700. PMID 11340051. doi:10.1146/annurev.biophys.30.1.23. Consultado el 25 de septiembre de 2023.
  4. Yano, Takahiro (Octubre de 2002). «The energy-transducing NADH: quinone oxidoreductase, complex I». Molecular Aspects of Medicine 23 (5): 345-368. ISSN 0098-2997. PMID 12231006. doi:10.1016/s0098-2997(02)00011-0. Consultado el 25 de septiembre de 2023.
  5. Hinchliffe, Philip; Sazanov, Leonid A. (29 de julio de 2005). «Organization of iron-sulfur clusters in respiratory complex I». Science (New York, N.Y.) 309 (5735): 771-774. ISSN 1095-9203. PMID 16051796. doi:10.1126/science.1113988. Consultado el 25 de septiembre de 2023.
  6. Friedrich, Thorsten; Böttcher, Bettina (30 de enero de 2004). «The gross structure of the respiratory complex I: a Lego System». Biochimica Et Biophysica Acta 1608 (1): 1-9. ISSN 0006-3002. PMID 14741580. doi:10.1016/j.bbabio.2003.10.002. Consultado el 25 de septiembre de 2023.
  7. Hayashi, M.; Nakayama, Y.; Unemoto, T. (1 de mayo de 2001). «Recent progress in the Na(+)-translocating NADH-quinone reductase from the marine Vibrio alginolyticus». Biochimica Et Biophysica Acta 1505 (1): 37-44. ISSN 0006-3002. PMID 11248187. doi:10.1016/s0005-2728(00)00275-9. Consultado el 25 de septiembre de 2023.
  8. Hatefi, Y. (1985). «The mitochondrial electron transport and oxidative phosphorylation system». Annual Review of Biochemistry 54: 1015-1069. ISSN 0066-4154. PMID 2862839. doi:10.1146/annurev.bi.54.070185.005055. Consultado el 25 de septiembre de 2023.
  9. Matsushita, K.; Ohnishi, T.; Kaback, H. R. (1 de diciembre de 1987). «NADH-ubiquinone oxidoreductases of the Escherichia coli aerobic respiratory chain». Biochemistry 26 (24): 7732-7737. ISSN 0006-2960. PMID 3122832. doi:10.1021/bi00398a029. Consultado el 25 de septiembre de 2023.


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