Báo cáo Y học: Modeling the three-dimensional structure of H+-ATPase of Neurospora crassa Proposal for a proton pathway from the analysis of internal cavities

Modeling the three-dimensional structure of H+-ATPase of Neurospora crassa

Tác giả: Olivier Radresa, Koji Ogata, Shoshana Wodak, Jean-Marie Ruysschaert, Erik Goormaghtigh

Lĩnh vực: Sinh hóa học, Cấu trúc protein

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu này trình bày việc xây dựng mô hình ba chiều chi tiết của enzyme H+-ATPase màng plasma của nấm Neurospora crassa (PMA1_NEUCR). Phương pháp tiếp cận kết hợp mô hình hóa tương đồng với dự đoán cấu trúc màng và đã sử dụng cấu trúc tinh thể độ phân giải cao của enzyme Ca2+-ATPase ở cơ tim thỏ làm khuôn mẫu. Mô hình được xây dựng này cho phép đề xuất một con đường tiềm năng cho sự vận chuyển proton, dựa trên việc xác định các khoang phân cực nội tại có khả năng chứa phân tử nước. Nghiên cứu cũng so sánh các vị trí liên kết ion giữa PMA1_NEUCR và enzyme Ca2+-ATPase, cho thấy sự khác biệt đáng kể ở vùng này. Kết quả nghiên cứu cung cấp cái nhìn sâu sắc về mối quan hệ cấu trúc-chức năng và đề xuất một cơ chế tiềm năng cho sự vận chuyển proton.

Mục lục chi tiết:

• Modeling the three-dimensional structure of H+-ATPase of Neurospora crassa
• Proposal for a proton pathway from the analysis of internal cavities
• Keywords: neurospora; P-ATPase; homology model; cavity; H+.
• Introduction
• Materials and Methods
• Building the 3D model of PMA1_NEUCR
• Transmembrane topology predictions
• Sequence alignment
• Model building
• Model quality assessment and refinement
• Identification of internal cavities
• Results and Discussion
• Comparison of the ion binding sites in ATC1_RABIT with the equivalent region in PMA1_NEUCR
• Ion binding site I
• Ion binding site II
• Identification of a putative proton pathway in Neurospora crassa H+-ATPase
• The chemiosmotic model for PMA1_NEUCR
• Internal polar cavities as loci of proton transport in membrane proteins
• Positions of internal polar cavities in the high-resolution crystal structures of halo- and bacteriorhodopsin
• Positions of internal polar cavities in the PMA1_NEUCR model
• (a) Internal polar cavities in the transmembrane domain
• (b) Internal polar cavities in the cytoplasmic domain
• (c) Internal polar cavities in soluble members of the haloacid dehalogenase superfamily (HAD)
• Conclusion
• Acknowledgments
• References