F1-ATPaseの回転触媒機構にせまる構造解析

F1-ATPase 旋转催化机制的结构分析

基本信息

批准号：
11169242
负责人：
白木原康雄
金额：
$ 19.33万
依托单位：
National Institute of Genetics
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

F1ATPase(F1:サブユニット組成α3β3γε)は、呼吸鎖が形成する膜を隔てた水素イオンの濃度差をATPに変換するATP合成酵素の膜から突き出した部分である.私たちは回転触媒機構の詳細を知る目的で、好熱菌F1・α3β3γε複合体を用いて、異なるヌクレオチド結合モードがひきおこす構造変化の詳細を調べている.今年度は、Mg-free ADPが1個だけβサブユニットに結合したF1の結晶構造と触媒機構との関連について議論した。Mgヌクレオチドを結合したβサブユニットが2個以上あるF1の従来の結晶構造との比較により、ヌクレオチド結合の変化に伴うα3β3コア部分の構造変化、γサブユニットの構造変化を特定することができた.ただしMg-freeの制約の十分な考慮が必要であった。この構造をF1の従来の結晶構造と比べると、従来の結晶構造中で活性サブユニットと思われるclosed β DPサブユニット型の構造が見られない。これが通常のmuliti-site反応に比べてunisite反応が非常に遅いことと照合している。またγサブユニットを2個ヌクレオチドを結合したβサブユニットをもつF1構造のγサブユニットと比べると、約25度ねじれていた。これは1分子計測から得られた、産物ADP Piの放出に伴う30度回転と大きさ、方向ともに合致した。Mgが存在しないため好熱菌F1は軽く阻害された状態にある。これに対応してεサブユニットがα3β3コア部分にそのヘリックス部分を差し込んでいた。

F1ATPase（F1：亚基组成α3β3γε）是从ATP合酶的膜突出的部分，该部分将氢离子的浓度差异转化为将呼吸链形成的膜分离为ATP的膜的浓度差。我们正在使用嗜热细菌F1和α3β3γε复合物来研究由不同核苷酸结合模式引起的结构变化的细节。今年，我们讨论了F1的晶体结构之间的关系，其中只有一个无MG的ADP与β亚基结合和催化机理。通过与F1的常规晶体结构进行比较，F1的常规晶体结构具有与MG核苷酸结合的两个或多个β亚基，我们能够鉴定α3β3核心部分的结构变化以及由于核苷酸结合的核苷酸结合而导致的γ亚基的结构变化，尽管需要足够的MG无MG构造约束。当将这种结构与F1的常规晶体结构进行比较时，NO封闭的βDP亚基类型结构似乎是常规晶体结构中的活性亚基。这与与通常的Muliti位点反应相比，联合国质疑反应非常慢。此外，与F1结构的γ亚基相比，该结构的γ亚基与两个核苷酸结合时，γ亚基被扭曲了约25度。这与大小和方向一致，旋转30°，并释放从单分子测量中获得的乘积ADP PI。由于缺乏Mg，因此嗜热细菌F1处于轻度抑制状态。相应地，ε亚基将其螺旋部分插入α3β3核心部分。