На пути к пониманию каталитического механизма ATP-синтетазы^*

Аннотация

Суммированы гипотезы об отдельных этапах каталитического механизма ATP-синтетазы, предложенные моей группой за последние 25 лет. Рассмотрена проблема: достаточно ли для быстрого гидролиза ATP связывание нуклеотида только во втором центре связывания или для этого необходимо связывание во втором и третьем центрах. Существующие данные рассматриваются как сильное указание в пользу первой альтернативы. Присутствие нуклеотидов во всех трех центрах может быть обусловлено удерживанием ADP, образующегося в процессе гидролиза ATP, или его вторичным связыванием. Недавно расшифрована пространственная структура фермента с частично закрытым центром, связывающим ADP лучше, чем ATP (Menz, R.I., Leslie, A.G.W., and Walker, J.E. (2001) FEBS Lett., 494, 11–14). Эта работа и ряд других соображений дают основание для пересмотра механизма работы фермента. Существует три типа структур каталитических центров, как это было предположено до того, как стала известна пространственная организация фермента. При валовом синтезе ATP частично закрытый центр хорошо связывает ADP и P_i, но не ATP. В закрытом центре прочно связанные ADP и P_i обратимо превращаются в ATP. ATP освобождается частично закрытым центром, который может хорошо связывать ATP или ADP. Если протон-движущая сила мала или отсутствует, гидролиз ATP происходит простым обращением всех стадий и сопровождается противоположно направленным вращением γ-субъединицы. Каждый нуклеотид-связывающий центр может существовать в разных состояниях или взаимопревращающихся формах при вращении γ-субъединицы. Конформационные изменения в ATP-синтетазе, которые сопровождают превращение ADP и P_i в ATP, соответствуют тем, которые вообще происходят при ферментативном катализе, как недавно показано Роузом при анализе механизма работы фумаразы. F₁ со свободным центром связывания нуклеотида на β-субъединице представляет собой маловероятный интермедиат катализа. Другие пространственные структуры рассматриваются как сходные, но не идентичные тем, которые образуются в ходе катализа. Рассмотрено соответствие предложенной схемы реакции существующим экспериментальным данным.

Текст статьи

Пожалуйста, введите код, чтобы получить PDF файл с полным текстом статьи: