一、结构特征与亚基组成

琥珀酸脱氢酶（SDH）是由多个亚基组成的跨膜蛋白复合体，在真核生物中线粒体内膜中锚定。其核心结构包括：

• SdhA亚基：含FAD辅基，催化琥珀酸氧化为富马酸。
• SdhB亚基：含铁硫中心（Fe-S），负责电子传递至泛醌（UQ）。
• SdhC/SdhD亚基：跨膜结构域，介导泛醌结合及质子转移。

冷冻电镜结构研究显示，原核生物的SDH（如Chloroflexus aurantiacus的CaSDH）在双血红素结合模式下形成新的电子传递路径，与真核生物存在显著差异[2][6]。

二、催化机制与反应双向性

SDH催化琥珀酸脱氢生成富马酸，同时将电子传递给泛醌（UQ）或甲基萘醌（MK）。其双向催化特性体现在：

1. 氧化方向（TCA循环）：

琥珀酸 → 富马酸 + 2H? + 2e?（FAD还原为FADH?）。

1. 还原方向（厌氧呼吸）：

富马酸 → 琥珀酸，偶联低电势醌（如MK）的还原。

结构动态分析表明，醌结合口袋的构象变化是双向催化的关键[2][4]。

三、醌依赖性的多样化机制

SDH根据醌类型分为两类：

• 泛醌依赖型（SQR）：常见于哺乳动物线粒体，催化高电势醌（UQ）的还原。
• 甲基萘醌依赖型（MQ-SQR）：存在于幽门螺杆菌等微生物中，参与低氧环境的能量代谢。

电子传递路径差异：CaSDH的双血红素设计可实现电子从Fe-S中心到MK的高效传递，这一路径在真核生物中未被发现[2][7]。

四、电子传递链中的整合作用

SDH作为复合体II，是连接TCA循环与电子传递链（ETC）的枢纽：

1. 将琥珀酸脱氢产生的电子通过Fe-S中心传递至UQ，生成UQH?。
2. UQH?进入ETC驱动质子泵（复合体III/IV），促进ATP合成。

功能缺陷后果：SDH突变会导致电子漏出，产生活性氧（ROS），引发神经退行性疾病及肿瘤[3][6]。

五、近期研究进展与药物开发潜力

2025年发表的CaSDH冷冻电镜结构揭示了：

• 单跨膜亚基的双血红素设计：增强电子传递效率。
• 醌结合位点特异性：为开发靶向醌口袋的抗菌药物（如抗幽门螺杆菌）提供结构基础。

分子动力学模拟显示，醌结合时的构象变化可通过小分子化合物调控，为开发SDH抑制剂开辟新方向[2]。