Funktion der Alpha-Untereinheit in der mitochondrialen ATP-Synthase?

Wikipedia neigt dazu, Ihre Frage so zu beantworten (Hervorhebung von mir):

In F-ATPasen gibt es jeweils drei Kopien der Alpha- und Beta-Untereinheiten, die den katalytischen Kern des F1-Komplexes bilden, während die restlichen F1-Untereinheiten (Gamma, Delta, Epsilon) einen Teil der Stiele bilden. Es gibt eine Substratbindungsstelle auf jeder der Alpha- und Beta-Untereinheiten, wobei die auf den Beta-Untereinheiten katalytisch sind, während die auf den Alpha-Untereinheiten regulatorisch sind . Die Alpha- und Beta-Untereinheiten bilden einen Zylinder, der am zentralen Stiel befestigt ist. Die Alpha/Beta-Untereinheiten durchlaufen eine Folge von Konformationsänderungen, die zur Bildung von ATP aus ADP führen, die durch die Rotation der Gamma-Untereinheit induziert werden, die selbst durch die Bewegung von Protonen durch die C-Untereinheit des F0-Komplexes angetrieben wird.

Für die obigen Informationen zitiert Wikipedia dies . Ich habe einige Informationen daraus unten zusammengestellt.

Aus Einführung :

Es gibt drei Regionen, an die ATP Wasserstoff gebunden ist. Erstens die sogenannte Walker- oder P-Schleife (Reste β-Gly-159-β-Val-164) am Anfang von Helix B. Zweitens die Anfangsregion von Helix C, nämlich β-Arg-189. Und drittens der Rest α-Arg-373 aus der α-Untereinheit (siehe Abb. 1, c–e) (Abrahams et al., 1994). Die sequentielle Bildung dieser 15–20 Wasserstoffbrücken gewährleistet eine nahezu konstante Krafterzeugung während der gesamten Dauer des Bindungsübergangs. Diese Sequenz des „bindenden Reißverschlusses“ würde zu einer reibungslosen Schließbewegung der Tasche und kontinuierlichen Konformationsänderungen in der gesamten β-Untereinheit führen (Oster und Wang, 2000a; Elston et al., 1998; Oster und Wang, 2000b).

In den Ergebnissen :

Abb. 4, a–d zeigt vier repräsentative Schnappschüsse der ausgeglichenen geschlossenen und offenen Bindungstaschen gemäß unseren Simulationen. Diese zeigen, dass das ATP-Molekül in der geschlossenen Tasche von allen drei Wasserstoffbindungsregionen umgeben ist. Im Gegensatz dazu hat sich in der offenen Tasche zwischen der P-Schleife auf der einen Seite und der Helix C und der Region der α-Untereinheit der Tasche auf der anderen Seite ein Raum gebildet, mit einer Lücke zwischen dem ATP-Molekül und der P-Schleife, so dass ATP bleibt in der Nähe der α-Untereinheit und der Helix-C-Regionen. Eine ausgeglichene Zwischenstruktur, bei der die Tasche halb offen ist, ist in Abb. 4 b gezeigt. In diesem Zustand befindet sich der α-Phosphat-Sauerstoff von ATP immer noch in der Nähe der P-Schleife, aber der Abstand zwischen den β/γ-Phosphat-Sauerstoffen und der P-Schleife nimmt bereits zu. Die Phosphatachse hat sich um ~30° gedreht und ATP überbrückt die Tasche. Am Ende unserer Simulationen (Abb. 4 d) befindet sich das ATP-Molekül nach seiner primären Bewegung in die Bindungstasche wie erwartet zwischen den beiden Untereinheiten. In diesem schwachen Bindungszustand wird erwartet, dass ein neu angedocktes ATP mit der ATPase in Kontakt gekommen ist, aber noch keine Konformationsänderungen induziert hat. Unsere Simulationen entsprechen dieser Erwartung. Außerdem sehen wir, dass Kontakte hauptsächlich zwischen ATP und Mg2+ und zwischen Mg2+ und der Bindungstasche gebildet werden.

In Diskussion :

Die Bedeutung von beispielsweise β-Lys-162, β-Arg-189 und α-Arg-373 hing mit ihrer Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen mit ATP zusammen. In unseren Simulationen bilden diese Reste die stärksten und die letzten, die Wasserstoffbindungen mit den γ-Phosphat-Sauerstoffatomen brechen. Darüber hinaus bildet α-Arg-373 eine Wasserstoffbrücke mit einem der α-Phosphat-Sauerstoffatome, die als Rückhaltekraft für ATP während der Bewegung der P-Schleife wirkt und daher die Migration der α-Phosphat-Sauerstoffatome entlang der P -Schleife.

Weitere Informationen finden Sie hier oder hier .

Von: Uniprot

Die ATP-Synthase der Mitochondrienmembran (F1F0-ATP-Synthase oder Komplex V) produziert ATP aus ADP in Gegenwart eines Protonengradienten über der Membran, der durch Elektronentransportkomplexe der Atmungskette erzeugt wird. ATPasen vom F-Typ bestehen aus zwei Strukturdomänen, F1 – enthält den extramembranösen katalytischen Kern und F0 – enthält den Membranprotonenkanal, die durch einen zentralen Stiel und einen peripheren Stiel miteinander verbunden sind. Während der Katalyse ist die ATP-Synthese in der katalytischen Domäne von F1 über einen Rotationsmechanismus der zentralen Stieluntereinheiten an die Protonentranslokation gekoppelt. Die Untereinheiten Alpha und Beta bilden den katalytischen Kern in F1. Rotation des zentralen Stiels gegen das umgebende alpha3beta3Untereinheiten führt zur Hydrolyse von ATP an drei separaten katalytischen Stellen auf den Beta-Untereinheiten. Untereinheit alpha trägt nicht die katalytischen hochaffinen ATP-Bindungsstellen.

Von: InterPro

Es gibt eine Substratbindungsstelle auf jeder der Alpha- und Beta-Untereinheiten, wobei diejenigen auf den Beta-Untereinheiten katalytisch sind, während diejenigen auf den Alpha-Untereinheiten regulatorisch sind. Die Alpha-Untereinheit enthält eine hoch konservierte Adenin-spezifische nicht-katalytische Nukleotid-bindende Domäne mit einer konservierten Aminosäuresequenz von Gly-XXXX-Gly-Lys. Die Alpha- und Beta-Untereinheiten bilden einen Zylinder, der am zentralen Stiel befestigt ist. Die Alpha/Beta-Untereinheiten durchlaufen eine Folge von Konformationsänderungen, die zur Bildung von ATP aus ADP führen, die durch die Rotation der Gamma-Untereinheit induziert werden, die selbst durch die Bewegung von Protonen durch die C-Untereinheit des F0-Komplexes angetrieben wird [PMID: 12745923] .

Quellen:

1. http://www.ebi.ac.uk/interpro/entry/IPR005294
2. http://www.uniprot.org/uniprot/P25705
3. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3278611/
4. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1679692/

Die α- und β-Untereinheiten haben eine ähnliche Faltung, wie aufgrund ihrer Sequenzähnlichkeit zu erwarten wäre. Alle α-Untereinheiten sind an das ATP-Analogon AMP-PNP gebunden, und die drei Untereinheiten nehmen sehr ähnliche Konformationen an. Die drei β-Untereinheiten befinden sich jedoch in drei nukleotidgebundenen Zuständen: die erste, βTP genannt, hat AMP-PNP in der katalytischen Stelle ( 3c ); das zweite (βDP) hat ADP; und das dritte (βE) hat kein gebundenes Nukleotid ( 3c –e). Die native Struktur von F1 sieht also wie eine Momentaufnahme des funktionierenden Rotationsmotors aus, mit drei Reaktionskammern, die den Moment direkt nach dem Auslassen und Einlassen (βΕ), der Zündung (βDP) und der Kompression (βTP) darstellen (KASTEN 2). Der untere Teil der leicht gekrümmten, asymmetrischen Coiled-Coil-Struktur der γ-Untereinheit ist in Richtung βE verschoben, wodurch die carboxyterminale Domäne dieser β-Untereinheit gezwungen wird, ~30° nach unten zu schwingen. Daher,

Yoshida, M., Muneyuki, E., & Hisabori, T. (2001). ATP-Synthase – ein wunderbarer Rotationsmotor der Zelle. Natur Bewertungen. Molecular Cell Biology, 2(9), 669–77. http://doi.org/10.1038/35089509