Coenzyme Q-cytochrome c réductase
# Coenzyme Q-cytochrome c réductase

La coenzyme Q-cytochrome c réductase, ou complexe III de la chaîne respiratoire, également appelée complexe $bc_1,$ est une oxydoréductase membranaire qui catalyse la réaction :

    ubiquinol + 2 ferricytochrome c + 2 $H^+_{matriciel}$ $\rightleftharpoons$ ubiquinone + 2 ferrocytochrome c + 4 $H^+_{intermembranaire}.$

Cette enzyme est présente dans la membrane plasmique de la plupart de bactéries et dans la membrane mitochondriale interne de tous les eucaryotes aérobies.

## Structure et fonctionnement

Le complexe III rassemble plusieurs protéines : un cytochrome $c_1,$ deux cytochromes b, et une ferrédoxine de type Rieske. L'enzyme elle-même d'un nombre relativement restreint de sous-unités comparé aux autres enzymes respiratoires : il peut n'y en avoir que trois, mais les animaux supérieurs peuvent en compter onze. Trois de ces sous-unités possèdent des groupes prosthétiques. Le cytochrome b possède deux hèmes, notés $b_L$ et $b_H,$ tandis que le cytochrome $c_1$ en possède un, noté $c_1,$ et que la protéine de Rieske possède deux clusters fer-soufre [2Fe-2S].

Le mécanisme réactionnel du complexe III est appelé cycle $Q^,,$ en référence à l'ubiquinone. Chaque cycle a pour effet de libérer quatre protons dans l'espace intermembranaire mitochondrial mais de n'en absorber que deux issus de la matrice mitochondriale. Ceci contribue à la génération d'un gradient de concentration de protons à travers la membrane mitochondriale interne. Dans le même temps, deux molécules d'ubiquinol sont oxydées en ubiquinone, tandis qu'une molécule d'ubiquinone est réduite en ubiquinol et que deux électrons sont transférés à deux cytochromes c.

Le cycle Q se déroule en deux temps :

* Premier temps :
   * Une première molécule d'ubiquinol $Q_{10}H_2$ se lie au site $Q_o$ du cytochrome b tandis que de l'ubiquinone $CoQ_{10}$ se lie au site $Q_i.$
   * La molécule d'ubiquinol liée au site $Q_o$ cède son premier électron à un cluster fer-soufre, qui le cède à l'hème $c_1$ du cytochrome $c_1,$ qui le cède enfin à l'hème d'un ferricytochrome c.
   * Parallèlement, cette même molécule d'ubiquinol cède son second électron à l'ion ferreux de l'hème $b_L$ du cytochrome b, qui le cède à son tour à l'hème $b_H,$ qui le cède enfin à l'ubiquinone liée au site $Q_i$ pour former un radical semiquinone $Q_{10}^{•–}.$
   * Ceci a pour effet de libérer deux protons $H^+$ et un ferrocytochrome c dans l'espace intermembranaire mitochondrial ainsi qu'une molécule d'ubiquinone dans la membrane mitochondriale interne, issue de l'oxydation de l'ubiquinol initialement lié au site $Q_o.$ Le radical semiquinone, quant à lui, demeure lié au site $Q_i.$
* Second temps :
   * Une seconde molécule d'ubiquinol $Q_{10}H_2$ se lie au site $Q_o$ du cytochrome b.
   * Comme à l'étape précédente, cette molécule d'ubiquinol cède son premier électron à un cluster fer-soufre, qui le cède à l'hème $c_1$ du cytochrome $c_1,$ qui le cède enfin à l'hème d'un ferrocytochrome c.
   * De même, cette molécule d'ubiquinol cède son second électron à l'ion ferreux de l'hème $b_L$ du cytochrome b, qui le cède à son tour à l'hème $b_H,$ qui le cède cette fois au radical semiquinone $Q_{10}^{•–}$ issu de la première étape.
   * Cette dernière réaction conduit à la formation d'une molécule d'ubiquinol sur le site $Q_i$ par absorption de deux protons $H^+$ de la matrice mitochondriale.
   * L'ensemble de ces réactions a pour effet de libérer deux protons $H^+$ et un ferrocytochrome c supplémentaires dans l'espace intermembranaire ainsi qu'une molécule d'ubiquinone dans la membrane mitochondriale interne, issue de l'oxydation de l'ubiquinol initialement lié au site $Q_o,$ et cette fois une molécule d'ubiquinol issue de la réduction de l'ubiquinone initialement liée au site $Q_i.$
* (en) Localisation des protéines et cofacteurs du complexe III : cytochrome $c_1,$ cytochrome b, centres fer-soufre, protéine de Rieske, hème $b_L$ et hème $b_H.$

## Inhibiteurs

L'antimycine A est un inhibiteur qui se lie au site $Q_i$ du cytochrome b, ce qui bloque la chaîne de transport d'électrons intramoléculaire aboutissant à la réduction de l'ubiquinone du site $Q_i$ en ubiquinol.

Le myxothiazole (en) et la stigmatelline (en) sont des inhibiteurs qui se lient au site $Q_o$ du cytochrome b, ce qui bloque le transfert des électrons de l'ubiquinol à la protéine de Rieske. Le myxothiazole se lie à proximité du cytochrome $b_L,$ d'où le qualificatif d'inhibiteur proximal ; le site de liaison à la stigmatelline est plus éloigné de l'hème $b_L$ mais est plus proche de la protéine de Rieske, avec laquelle elle interagit fortement.

Certains de ces inhibiteurs ont été commercialisés comme fongicides (comme les strobilurines, dont la plus connue est l'azoxystrobine, ou comme les quinone outside inhibitors (QoI)) et comme antipaludéens (atovaquone).

