Báo cáo khoa học: A sodium ion-dependent A1AO ATP synthase from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus furiosus

A sodium ion-dependent A1A0 ATP synthase from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus furiosus

Tác giả: Kim Y. Pisa, Harald Huber, Michael Thomm, and Volker Müller

Lĩnh vực: Molecular Microbiology & Bioenergetics, Institute of Molecular Biosciences, Johann Wolfgang Goethe Universität Frankfurt, Germany; Lehrstuhl für Mikrobiologie, Universität Regensburg, Germany

Nội dung tài liệu:
Nghiên cứu này tập trung vào việc làm sáng tỏ vai trò của ion Natri (Na⁺) như một ion trung gian trong quá trình tổng hợp ATP của enzyme A₁A₀ ATP synthase thuộc loài vi khuẩn cổ Pyrococcus furiosus. Các nhà nghiên cứu đã phân lập thành công phức hợp enzyme này từ màng tế bào nguyên vẹn, bao gồm cả miền động cơ gắn vào màng. Kết quả phân tích cho thấy enzyme biểu hiện hoạt động tối ưu ở nhiệt độ 100 °C và có phạm vi pH hoạt động rộng từ 5.5 đến 8.0. Quan trọng hơn, hoạt động thủy phân ATP của enzyme phụ thuộc chặt chẽ vào sự hiện diện của Na⁺, với nồng độ ức chế bán phần (IC₅₀) là 0.6 mM. Ion Li⁺ có thể thay thế Na⁺ ở một mức độ nhất định, trong khi K⁺ thì không. Sự phụ thuộc vào Na⁺ trở nên kém rõ rệt hơn ở nồng độ proton cao, cho thấy sự cạnh tranh giữa Na⁺ và H⁺ cho cùng một vị trí liên kết. Hơn nữa, sự ức chế enzyme bởi N’,N’-dicyclohexylcarbodiimide đã được giảm nhẹ khi có mặt Na⁺. Tổng hợp lại, các dữ liệu này cung cấp bằng chứng thuyết phục cho thấy A₁A₀ ATP synthase của Pyrococcus furiosus sử dụng Na⁺ làm ion trung gian cho quá trình tổng hợp ATP, đánh dấu đây là trường hợp A₁A₀ ATP synthase phụ thuộc Na⁺ đầu tiên được mô tả.

Mục lục chi tiết:

• Keywords: A₁A₀ ATP synthase; Archaea; hyperthermophile; Na⁺; Pyrococcus
• Correspondence
• Results
• Genetic organization of the A₁A₀ ATP synthase of P. furiosus
• Solubilization of the A₁A₀ ATP synthase from membranes of P. furiosus
• Purification of the A₁A₀ ATP synthase from membranes of P. furiosus
• Subunit composition
• Catalytic properties of the purified A₁A₀ ATP synthase
• pH (A) and temperature (B) dependence of ATPase activity
• Kinetics of ATP hydrolysis
• Inhibitor sensitivity of the A₁A₀ ATP synthase
• Na⁺ dependence of ATP hydrolysis
• Protection from N’,N’-dicyclohexylcarbodiimide inhibition by Na⁺
• Discussion
• Experimental procedures
• Materials
• Organism
• Preparation of membranes
• Solubilization and purification of the A₁A₀ ATPase
• ATPase activity
• Immunologic investigations
• Tryptic digest and MALDI-TOF MS analysis
• Determination of the Na⁺ concentration
• Acknowledgements
• References