Митохондрии синтез атф: Митохондрии и преждевременное старение кожи

Содержание

Митохондрии и преждевременное старение кожи

Вы наверняка знаете, что «Проектное бюро антивозрастной лекции» регулярно проводит научно-популярные лекции, посвященные вопросам «Биологии кожи». Если еще не видели — обязательно посмотрите. А пока что мы, расширяя рамки этой рубрики, обратились к кандидату медицинских наук, доктору Алексею Прокопову, чтобы узнать о том, почему митохондрии являются «краеугольным камнем» старения организма. Кроме того, мы расскажем о таком направлении в anti-age, как митохондриальная косметика 

Митохондрии в рамках свободнорадикальной теории


Митохондрии — это клеточные органеллы бобовидной формы, своего рода «энергетические станции» клеток, благодаря которым реализуется синтез АТФ, универсального «топлива жизни». Их количество варьируется от сотни до нескольких тысяч: чем интенсивнее протекают процессы жизнедеятельности, тем больше митохондрий. Более 90% клеточной энергии производится митохондриями, они играют значимую роль во всех аспектах метаболизма клеток. Из 200 л кислорода митохондрии производят около 40 кг АТФ в сутки.

В начале 70-х годов прошлого века митохондриями заинтересовались исследователи, занимающиеся вопросами старения. Их интерес проистекал из положений свободнорадикальной теории. Дело в том, что митохондрии утилизируют основное поступающего в клетку кислорода, и при сбоях в работе дыхательной цепи они становятся «площадкой» производства активных форм кислорода (свободных радикалов). Митохондриальные белки расположены так, что примыкают к зонам генерации радикалов, а их гены более плотно упакованы, из-за чего митохондриальная ДНК (мтДНК) в большей мере подвержена окислительному стрессу. Для сравнения: ядерная ДНК накапливает мутации в 25-50 раз медленнее, чем мтДНК.

«Патологическая энергетическая станция»


Когда мутаций мтДНК становится чересчур много, формируется митохондриальный патологический круг, когда каждое последующее действие приводит к отягощению предыдущего. Развивается такое состояние, как «патологическая энергетическая станция». Большое количество накопленных мутаций негативно сказывается на качестве клеточного дыхания, общий синтез АТФ снижается. То есть на фоне массированной генерации свободных радикалов клетка еще и голодает.

Для клеток кожи, локализованных поверхностно (на глубине не более 50-70 мкм для клеток эпидермиса и не более 1 мм — для клеток дермы), дополнительное негативное значение приобретает воздействие на митохондриальную ДНК UVA- и UVB-лучей, инфракрасного облучения IR-A и лучей видимого спектра.

Наиболее мощное влияние на эпидермис и дерму распространяют UVA-лучи (длина волны 320-400 нм). Энергия фотона здесь сравнительно невысока, и для прямой генерации новых химических связей ее недостаточно. Однако она переводит молекулы в возбужденное состояние, провоцирующее возникновение свободных радикалов. При повреждении ДНК UV-лучами, как правило, образуется окисленная форма гуаниана — 8-оксигуанин. Это подавляющий тип повреждений, накапливающихся в митохондриях, и нарастают с возрастом и при фотооблучении. Доказано, что уровень 8-оксигуанина обратно пропорционален продолжительности жизни клетки.

Энергия инфракрасных лучей (длина волны свыше 760 нм) мала и ее хватает только для усиления амплитуды тепловых колебаний молекул. Но работа цепи транспорта электронов — тонкий процесс, поэтому такого воздействия уже достаточно, чтобы спровоцировать потерю электронов и вторичной генерации свободных радикалов.

В in-vivo исследованиях показано, что воздействие UV на защищенной солнцезащитным средством зоне кожи снижает мутацию мтДНК в 10 раз (по сравнению с незащищенной зоной). Регулярное облучение кожи внутренней поверхности предплечья в течение 2 недель физиологическими дозами UVA приводит к росту такой мутации на 40%, причем прежде всего страдает дерма, а не эпидермис. По-видимому, этот факт свидетельствует о  более мощной антиоксидантной защите в клетках эпидермиса.

Стратегия митохондриальной поддержки


Существование митохондриального патологического круга «патологической энергетической станции» подтверждает следующий факт. Возникшая однажды, подобная мутация мтДНК способна персистировать в клетках до 16 месяцев, нарушать работу цепи транспорта электронов и усугублять токсическое повреждение мтДНК до 32—кратного размера по сравнению с первоначальным. Нарушается синтез рибонуклеидов и дезоксирибонуклеотидов в цитозоле. То есть сбои в работе митохондрий провоцирует сбои в синтезе ДНК и РНК, заметно ускоряя старение тканей. Эти показатели наглядно свидетельствуют: митохондрия нуждается в постоянной защите и поддержке ее физиологических функций. Без подобной работы невозможно реально замедлить старение тканей и клеток. Различные исследовательские данные говорят о том, что до 80% населения городов и крупных агломераций страдают митохондриальной недостаточностью, «митохондриальная поддержка» — это реальная и эффективная стратегия антивозрастной космецевтики. Действие косметических препаратов, помогающих клеткам кожи стабилизировать митохондрии, направлено на следующие процессы:
  • Прямую защиту мтДНК;
  • Эшелонирование управление антиоксидантными процессами;
  • Стабилизацию митохондриальных мембран;
  • Защиту ферментов клеточного дыхания;
  • Внутриклеточную защиту от UV-лучей.

Негативное воздействие UV-облучение на физиологические функции митохондрий делает применение классических физических и химических UV-фильтров в дневной косметике патогенетически обоснованным.

Митохондриальная косметика: направление и особенности


Интересное влияние на клетки оказывает производное глютаминовой кислоты U-Active AQ. Даже в условиях стресса этот компонент помогает клетке нормализовать водный баланс, что позитивно отражается на стабильности митохондриальных мембран и эффективности синтеза АТФ в клетках. Провоцирующие in vitro исследования показывают, что под действием U-Active AQ стресс-поврежденные клетки полностью восстанавливали уровень АТФ, свойственный им в условиях нормальной жизнедеятельности.

Для глубокого и эшелонированного управления внутриклеточными антиоксидантами процессами применяется BioDTox  — экстракт 3 растений, активирующий ферменты дыхательной цепи, что повышает их эффективность. Этот активный компонент повышает содержание в клетке ферментов и низкомолекулярных антиоксидантов 2-го эшелона, содержание которых в организме неизбежно падает с возрастом. Среди подобных веществ можно выделить глутатион, тиоредоксин, глутатионредуктазу, тиоредоксинредуктазу, NADH: убихинон-оксидоредуктазу. Они прямо относятся к функционированию цепи клеточного дыхания, восстанавливают израсходованные клеткой запасы витаминов C и E, а также возвращают свободный электрон в дыхательную цепь. Таким образом BioDTox нормализует работу дыхательной цепи, снижает внутриклеточную токсическую нагрузку на мтДНК. Опыты in vitro показали снижение окислительной смертности клеток втрое! Этот косметический актив входит в состав продуктов линии «Магия Марокко» (Bielita).

Накапливающиеся поврежденные митохондрии становятся токсичными. Чтобы клетка могла от них избавиться, необходима активация системы внутренней очистки внутриклеточного пространства — аутофагии. На клеточном уровне активации аутофагии способствуют дипептиды, такие как Aquatide 5000  — синтетический дипептид, активирующий ключевой фактор клеточного метаболизма SIRT1. Входит в состав тканевых масок, кремов и лосьонов популярного корейского бренда Logically, Skin.

Внутриклеточный UVB-фильтр VageStop обеспечивает защиту внутриклеточных органелл. В исследованиях in vitro наличие данного вещества в клеточной среде на фоне UVB-облучения привело к достоверному снижения интенсивности мутаций ДНК на 40-92% — зависит от времени применения VageStop, до или после травмирования клетки. VageStop и BioDTox стабилизирует молекулу глутатина, являющегося «дирижером» внутриклеточной защиты от свободных радикалов. В исследованиях было показано, что VageStop способствует заметному снижению чувствительности клетки к стрессу и достоверному замедлению стресс-индуцирования старения клеток до 20%. Компонент входит в состав группы косметических средств корейского бренда AHC (Aesthetic Hydration Cosmetic).

Схожим по механизму является косметический ингредиент VetoSun — внутриклеточный UV-фильтр с еще более широким спектром защиты против UVA- и UVB-лучей. Дополнительная защита от излучения первого типа помогает значительно снизить внутриклеточную генерацию свободных радикалов, тем самым стабилизируя работу мембранной цепи транспорта электронов и структуру мтДНК.

Напомним, что именно теория, разрабатывающая проблему воздействия свободных радикалов, помогла современной антивозрастной косметологии получить «на вооружение» активные компоненты, стабилизирующие клеточные митохондрии. Эта группа продуктов и получила название «митохондриальная косметика».

Подробнее об этом направлении поговорим в наших следующих статьях.

Без походов в фитнес-клуб – аналитический портал ПОЛИТ.РУ

Выключение или ингибирование всего одного белка помогает справиться с ожирением. Это происходит из-за превращения обычного жира в так называемый бурый жир. Таковы результаты исследования группы ученых из штата Индиана, опубликованные в журнале

Nature Medicine.

Все клетки эукариотических организмов содержат митохондрии. Митохондрии в клетках отвечают за выработку энергии – синтез молекул АТФ. Синтез АТФ происходит за счет переноса специальными белковыми комплексами электронов и протонов через мембрану митохондрий, именно поэтому у митохондрий такая складчатая поверхность – это позволяет увеличить площадь мембраны, не увеличивая общего объема митохондрии. У бактерий нет митохондрий, у них этот процесс идет непосредственно на клеточной мембране, отделяющей бактерию от окружающего мира. Фактически, митохондрия – это и есть бывшая бактерия, поселившаяся в симбиозе с другой клеткой.

После того, как человек съедает еду, в пищеварительном тракте она расщепляется на белки, жиры и углеводы и в таком виде попадает в клетки. Затем уже в клетках (в эукариотических клетках – внутри митохондрий) углеводы расщепляются до глюкозы, глюкоза окисляется до пирувата, а пируват при наличии кислорода отправляется в цикл Кребса. В цикле Кребса определенные молекулы присоединяют к себе электроны и переносят их на мембрану – в дыхательную цепь. Эти электроны движутся по дыхательной цепи, создавая ток протонов через мембрану. Когда протон проходит через специальный канал в АТФ-синтазе, он тратит свою энергию на образование богатой энергией связей фосфорной кислоты. В таком виде эта энергия запасается и может транспортироваться к любому месту в клетке, где она нужна. Излишки энергии запасаются в виде жиров в адипоцитах белой жировой ткани. Излишнее запасание и приводит к ожирению и связанным с ними проблемам.

Может ли протон на мембране митохондрии постигнуть другая судьба? Может. Например, гормоны щитовидной железы могут вызывать разобщение дыхательной цепи, они переносят протоны через мембрану мимо АТФ-синтазы. Энергия таких протонов просто превращается в тепло. Поэтому при повышенном уровне гормонов щитовидной железы люди часто бывают худыми при нормальном и даже повышенном аппетите, и они лучше переносят холод, а жару – хуже.

Но есть и другой вариант. В организме человека содержится бурый жир, особенно много его у новорожденных. В нем содержатся специальные митохондрии, в которых протоны проходят сквозь мембрану через белок термогенин, превращая свою энергию не в АТФ, а в тепло. Легче всего бурый жир нащупать у себя в верхней части спины и шее – там он окружает сонную артерию, по которой кровь поступает в мозг.

Хорошая новость: под действием гормона ирисина белый жир может превращаться в бурый. Синтез ирисина усиливается после физических упражнений.

Для тех, кто не любит упражнений, тоже есть хорошие новости. Они как раз и относятся к работе ученых из Индианы. В работе было показано, что инактивация или ингибирование сигнального белка Notch-1 приводило к превращению у мышей белого жира в бурый.

Сигнальный путь Notch играет огромную роль в развитии и жизнедеятельности самых разных частей организма. Фактически, с его помощью соседние клетки могут общаться и «договариваться» о совместной деятельности или распределении ролей. Белок Notch-1 частично расположен в мембране клетки, частично внутри, частично снаружи. Это белок-рецептор. Он может связывать сигнальные молекулы-лиганды, поступающие от других клеток и передавать сигнал через другие молекулы дальше, в ядро. В ядре такой сигнал меняет активность генов-мишеней.

Специфическое подавление синтеза этого белка в жировой ткани приводило к увеличению процента клеток бурого жира среди общего числа жировых клеток, увеличению синтеза термогенина, большему расходу энергии у таких мышей и лучшей переносимости ими высокожировой диеты. Специфическая активация Notch-1 приводила к обратным результатам. Фармакологическое ингибирование сигнального каскада Notch у мышей, уже страдающих ожирением, приводило к снижению веса, снижению уровня глюкозы в крови и повышению уровня синтеза термогенина в жировых клетках. Из этого можно сделать вывод, что Notch можно использовать как мишень для лечения ожирения.

Протоном по мембране: Физики установили механизм транспорта протонов в митохондриях

Международная группа ученых в партнерстве с биофизиками НИТУ «МИСиС» смогла ответить на несколько вопросов, которыми занимается огромное количество ученых по всему миру.

Исследователи многих стран пытаются понять, как разнообразная еда, поглощаемая человеком, превращается в вещество, снабжающее энергией каждую нашу мышцу. Цикл превращений так сложен, что изложение его в подробностях может составить текст солидной книги. Но вкратце это можно представить так: после того, как пища пережевана и проглочена, она попадает в желудок, где при помощи нескольких механизмов частично рвется на более мелкие части и даже молекулы. Процесс пищеварения продолжается в тонком кишечнике под воздействием различных пищевых ферментов. Там происходит превращение углеводов в глюкозу, расщепление липидов и белков. Потом глюкоза попадает в клетку. Там она распадается пополам на две составляющие и в таком виде (это называется пируват) попадает в митохондрию — обязательную органеллу для клеток большинства живых организмов — животных, растений, грибов.

Попадая в митохондрию, пируваты — части глюкозы последовательно окисляются. Неподалеку в митохондрии плавает никотинамидадениндинуклеотид (NAD), у которого из-за этого окисления отщепляется протон. Этот протон каким-то способом попадает в часть митохондрии, ответственную за синтез АТФ (аденозинтрифосфата) — «человеческого бензина», на котором работает весь наш организм. До последнего времени не было понятно, как именно они туда попадают. Ведь эти протоны могут уплывать, куда им вздумается, но почему-то держатся около мембраны, «кучкуясь» прямо у входа в круговые ворота «реактора по синтезу АТФ». Российские ученые из НИТУ «МИСиС» в кооперации с австрийскими коллегами, проведя филигранные эксперименты, теперь знают, почему получается именно так.

«Совместная научная работа, возглавляемая директором Института биофизики Университета имени Иоганна Кеплера (Австрия) профессором Петером Полем, — отметила ректор НИТУ „МИСиС“ Алевтина Черникова. — яркий пример синтеза компетенций в фундаментальной биофизике и вычислительной математике, который помогает открывать важнейшие механизмы органической жизни, а в дальнейшем и управлять ими. В рамках этой работы российские исследователи поддерживались направлением „Материалы и технологии для повышения продолжительности и качества жизни“, которое одной из стратегических академических единиц „дорожной карты“ университета, реализуемой в рамках Программы повышения конкурентоспособности российских вузов».

Суть открытия поясняет сотрудник кафедры теоретической физики и квантовых технологий НИТУ «МИСиС» Сергей Акимов: «Протоны, двигаясь внутри митохондрии, пребывают в воде. Известно, что молекула воды (H2O) состоит из двух атомов водорода (H) и одного атома кислорода (O). Помимо химической связи внутри одной молекулы воды, эти атомы могут образовывать слабые связи с соседними молекулами воды, называемые водородными связями. Вблизи поверхности мембраны эти связи в молекуле воды образуются по-особому, поскольку с одной стороны находится вода, с другой — „стенка“. Водородные связи вблизи мембраны другие, у них другое число, другая структура. Именно их протон и использует в качестве „рельсов“ для продвижения вперед вдоль мембраны. Наше исследование показало, что ему „нравится“ эта структура, он не уплывает вглубь митохондрии, а аномально быстро носится вдоль мембраны».

Полученные результаты фундаментального исследования приближают ученых к пониманию глобальных механизмов генерации энергии в клетках, а также открывают перспективы перед фармакологией. Результаты работы могут быть использованы для разработки препаратов, нейтрализующих действие разобщительных ядов, а также для профилактики заболеваний, связанных с гиперфункцией щитовидной железы. При этих патологиях в митохондриях накапливаются так называемые вещества-разобщители — слабые жирорастворимые кислоты, которые эффективно связывают протоны, что приводит к общему снижению синтеза АТФ. Новые знания, полученные российскими учеными, позволяют понимать, что нужно сделать для того, чтобы восстановить энергию человека на уровне каждой клетки.

Рис. с зелеными фрагментами.

Схема переноса протонов через мембрану митохондрии и синтеза АТФ. Окисление органических соединений в матриксе митохондрии сопровождается последовательным переходом электронов (красная стрелка) по белковым комплексам дыхательной цепи митохондрии (светло-зеленые белки). Энергия, выделяющаяся при этих переходах электронов, расходуется на перенос протонов (тонкие голубые стрелки) через мембрану с помощью вспомогательной молекулы НАД (никотинамидадениндинуклеотид). В конечном итоге электроны попадают на кислород, к нему присоединяются протоны, и в матриксе митохондрии образуется вода. Протоны, накопившиеся на наружной стороне мембраны, могут вернуться обратно в матрикс митохондрии только через специальные ворота — АТФ-синтазу. При протекании протонов в активном центре АТФ-синтазы к аденозин-ди-фосфату, предшественнику молекулы АТФ, присоединяется фосфат, и получается аденозин-три-фосфат, то есть АТФ.

Как направить энергию микробов в мирное русло / / Независимая газета

Синтез клеточных органелл можно контролировать световыми потоками

Искусственная клетка с красной оболочкой и белыми нитями актина; зеленые точки – фотоконверторы. Иллюстрация Physorg

При запуске на орбиту космические аппараты несут в сложенном виде солнечные батареи. Но перед отправкой они проходят так называемые чистые комнаты – clean rooms, – чтобы не «вывести» к космос земные микробы. Считается, что микробные клетки от действия мощных ионизирующих излучений должны погибнуть, однако чем черт не шутит... Согласно гипотезе панспермии, например, микробная жизнь была миллиарды лет назад занесена на нашу планету, вследствие чего все живое (и даже неживое, то есть вирусы) имеет единый генетический код.

Другая гипотеза говорит о том, что в начале органического развития была только молекула РНК (рибонуклеиновая кислота). Однако эта молекула – плохой хранитель информации, поэтому довольно скоро произошло удвоение цепи, что привело к «рождению» ДНК. Но синтез нуклеиновых кислот и протеинов невозможен без молекулы АТФ, основного энергоносителя в живой клетке. Энергия на ее синтез получается либо в химическом процессе, либо за счет энергии солнца. Фотон солнечного луча стоит в начале фотосинтеза, выбивая электрон из атома марганца в хлорофилле.

Возбужденный электрон отдает энергию на расщепление воды, в результате чего «высвобожденный» кислород, который токсичен для клеток, попросту выбрасывается в атмосферу. Водород же расщепляется на электрон и протон. Последний и способствует синтезу АТФ.

Воспроизвести фотосинтез сегодня не представляется возможным, то есть это очень сложная и до конца непонятная квантовая система многочисленных белковых и иных молекул. Тем не менее в Гарварде удалось создать искусственные фотосинтетические «ячейки»-органеллы, в которых поддерживаются контролируемые реакции, зависимые от АТФ. Речь идет о создании искусственных клеток с наружной оболочкой, внутрь которых «загнали» актиновые нити. Актин – это нитчатый белок клеточного цитоскелета, удерживающего форму самых разнообразных клеток. Полимеризацию его молекул поддерживают искусственные органеллы, в которых идет синтез АТФ.

Функция искусственных органелл повторяет фотосинтез в силу того, что в них под действием красного света генерируются протоны и – как следствие – АТФ. А при освещении более мощным зеленым светом синтез АТФ подавляется. Фотосинтезирующая органелла представляет собой уникальную комбинацию компонентов двух царств, давшую сдвоенный фотоконвертер. При этом растительный конвертер энергии реагирует на красный свет, а бактериальный – на зеленый.

В отличие от светофора освещение зеленым светом синтез АТФ останавливает, а красным открывает движение протонов. В результате столь нехитрой комбинации ученые получили переключатель энергопотоков, направляя которые на соответствующий фермент добились полимеризации актина. При этом стали контролируемыми и другие реакции внутри искусственных клеток. В конце статьи, опубликованной в журнале Nature Biotechnology, авторы говорят о своих планах создания более сложных клеток, имитирующих функции настоящих. Вполне возможно и создание клеточных «протезов», призванных участвовать в заместительной терапии органов и тканей, например печени при циррозе или клеток, синтезирующих инсулин.

В обычных клетках за синтез АТФ отвечают особые органеллы – митохондрии. Они снабжают клетки, в том числе и иммунные, энергией для борьбы с микробами. Недавно выяснилось, что туберкулезная бацилла расщепляет холестерин для получения необходимого ей углерода, о чем канадские ученые написали в журнале «Труды АН США» (PNAS). А сотрудники американского Национального института здоровья (NIH) работали с возбудителем туляремии, поражающим лимфоузлы с образованием бубонов, что делает его похожим на чумную бациллу.

Оба патогена избегают иммунной атаки, поражая митохондрии макрофагов и лимфоцитов. Туберкулезная микобактерия заставляет митохондрии работать в высоком темпе, что приводит к гибели иммунных клеток из-за «перегрева». Возбудитель Francisella tularensis, вызывающая туляремию, действует на клеточные энергостанции полисахаридами своей оболочки уже на ранней стадии инфекции. Ученые подействовали на макрофаги с клетками возбудителя внутри двумя веществами-протекторами, защищающими целостность и функцию клеточных митохондрий. Воздействие уменьшило смерть клеток и репликацию, или самовоспроизведение бактерий (Infection and Immunity).

Вполне возможно, что со временем микробиологи смогут переключать митохондриальные энергопотоки, тем самым излечивая людей и животных от инфекционных заболеваний.

32. Митохондрии обеспечивают в клетке: а) синтез АТФ б) транспорт электронов дыхательной цепи

а) синтез АТФ
б) транспорт электронов дыхательной цепи и синтез АТФ
в) ферментативное расщепление органических веществ синтез АТФ
г) ферментативное расщепление органических веществ и транспорт электронов дыхательной цепи.

33. Пластиды растительных клеток содержат:
а) пигменты
б) белки и крахмал
в) пигменты, крахмал, белки и масла
г) пигменты и вредные продукты метаболизма.

34. Хлоропласты при определенных условиях превращаются в:
а) хромопласты и обратно
б) хромопласты, а из них в лейкопласты
в) лейкопласты, а из них в хромопласты
г) лейкопласты и обратно в хромопласты.

35. Лейкопласты при определенных условиях превращаются в:
а) хлоропласты
б) хлоропласты и обратно
в) хромопласты и обратно
г) хромопласты, а из них в хлоропласты.

36. хромопласты растительных клеток:
а) не превращаются в другие пластиды
б) превращаются в хлоропласты
в) превращаются в лейкопласты
г) превращаются в хлоропласты, а из них в лейкопласты.

37. Пластиды в растительных клетках обеспечивают:
а) только фотосинтез
б) только фотосинтез и окраску органов растения
в) окраску органов растения и хранение питательных веществ
г) фотосинтез, окраску органов растения и хранение питательных веществ.

38. Новые хлоропласты в растительной клетке появляются в результате:
а) деления и роста лейкопластов
б) деления и роста хромопластов
в) деления и роста других хлоропластов
г) синтеза, протекающего в ядре.

39. Рибосомы в клетках эукариот расположены:
а) цитоплазме,
б) на мембранах гранулярной ЭПС
в) в цитоплазме и на мембранах гранулярной ЭПС
г) в  цитоплазме, на мембранах гранулярной ЭПС ,в митохондриях и хлоропластах.

40. Рибосомы в клетках в клетках прокариот расположены:
а) цитоплазме,
б) на мембранах гранулярной ЭПС
в) в цитоплазме и на мембранах гранулярной ЭПС
г) в  цитоплазме, на мембранах гранулярной   ЭПС ,в митохондриях и хлоропластах.

41.В состав большой и малой субъединиц рибосомы входят:
а) белки, ДНК
б) ДНК, pРНК
в) белки, pРНК
г) pРНК, иРНК.

42. Сборку новых рибосом в клетке осуществляет:
а) ядрышко
б) полисома
в) хромосомы
г) гранулярная ЭПС.

43. Клеточный центр  ( центросома )  присутствует в клетках:
а) всех организмах
б) только животных
в) только растений
г) всех  животных и низших растений.

44. Микротрубочки клеточного центра участвуют в формировании:
а) только цитоскелета клетки
б) только цитоскелета клетки и веретена деления
в) жгутиков, ресничек и веретена деления  г) цитоскелета клетки, жгутиков и ресничек.

45. Ядро имеют все клетки:
а) за исключением клеток прокариот
б) эукариот, за исключением клеток  грибов и лишайников
в) эукариот, за исключением клеток водорослей
г) эукариот, за исключением специализированных (эритроцитов, ситовидные трубки и др.).

46. Ядро клетки состоит из:
а) ядерной мембрамы с порами, ядрышка и хроматина
б) ядерной оболочки с порами, ядрышка, хроматина и нуклеоплазмы
в) ядерной мембрамы с порами, хроматина и нуклеоплазмы
г) ядерной оболочки с порами, ядрышка и хроматина.

47. Ядерная пора представляет собой:
а) сквозное отверстие в двойной ядерной оболочке
б) белок, встроенный в одинарную ядерную мембрану
в) белок, встроенный в наружную ядерную мембрану
г) белок, встроенный во внутреннюю ядерную мембрану

48.В состав хроматина ядра входит
а) ДНК
б) иРНК
в) белок, ДНК
г) белок, иРНК

49.  В состав ядрышка клеточного ядра входит:
а) pРНК
б) ДНК
в) белок, pРНК
г) белок, ДНК

§17. Митохондрии. Пластиды

 

1. Распределите органоиды на три группы: одномембранные, двумембранные и немембранные.

Рибосомы, лизосомы, пластиды, комплекс Гольджи, вакуоли, клеточный центр, митохондрии, эндоплазматическая сеть.

Одномембранные: лизосомы, комплекс Гольджи, вакуоли, эндоплазматическая сеть.

Двумембранные: пластиды, митохондрии.

Немембранные: рибосомы, клеточный центр.

 

2. Как устроены митохондрии? Какую функцию они выполняют?

Митохондрии могут иметь вид округлых телец, палочек, нитей. Это двумембранные органоиды. Наружная мембрана гладкая, она отделяет содержимое митохондрии от гиалоплазмы и отличается высокой проницаемостью для различных веществ. Внутренняя мембрана менее проницаема, она образует кристы – многочисленные складки, направленные внутрь митохондрий. За счёт крист площадь поверхности внутренней мембраны существенно увеличивается. Внутренняя мембрана митохондрий содержит ферменты, участвующие в процессе клеточного дыхания и обеспечивающие синтез АТФ. Между наружной и внутренней мембранами имеется межмембранное пространство.

Внутреннее пространство митохондрий заполнено гелеобразным матриксом. В нём содержатся различные белки, в том числе ферменты, аминокислоты, кольцевые молекулы ДНК, все типы РНК и другие вещества, а также рибосомы.

Функция митохондрий – синтез АТФ за счёт энергии, высвобождающейся в процессе клеточного дыхания при окислении органических соединений. Начальные этапы окисления веществ в митохондриях происходят в матриксе, а последующие – на внутренней мембране. Таким образом, митохондрии являются «энергетическими станциями» клетки.

 

3. Какие типы пластид вам известны? Чем они различаются? Почему осенью листья меняют окраску с зелёной на жёлтую, красную, оранжевую?

Основные типы пластид – хлоропласты, лейкопласты и хромопласты.

Хлоропласты имеют зелёную окраску т.к. содержат основные фотосинтетические пигменты – хлорофиллы. Также в хлоропластах содержатся оранжевые, жёлтые или красные каротиноиды. Обычно хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы. Хорошо развита внутренняя мембранная система, тилакоиды собраны в стопки – граны. Главная функция хлоропластов – осуществление фотосинтеза.

Лейкопласты – бесцветные пластиды. Они не имеют гран и не содержат пигментов. В лейкопластах откладываются запасные питательные вещества – крахмал, белки, жиры.

Хромопласты имеют оранжевый, жёлтый или красный цвет, что связано с содержанием в них каротиноидов. Форма хромопластов разнообразная – дисковидная, серповидная, ромбическая, пирамидальная и т.п. В этих пластидах отсутствует внутренняя мембранная система. Хромопласты обусловливают яркую окраску зрелых плодов (например, томатов, рябины, шиповника) и некоторых других органов растений (например, корнеплодов моркови).

При старении листьев растений в хлоропластах происходит разрушение хлорофилла, внутренней мембранной системы, и они превращаются в хромопласты. Поэтому осенью листья меняют окраску с зелёной на жёлтую, красную, оранжевую.

 

4. Охарактеризуйте строение и функции хлоропластов.

Хлоропласты – зелёные пластиды, их цвет обусловлен наличием основных фотосинтетических пигментов – хлорофиллов. Хлоропласты содержат также вспомогательные пигменты – оранжевые, жёлтые или красные каротиноиды.

Чаще всего хлоропласты имеют форму двояковыпуклой линзы. Это двумембранные органоиды, между наружной и внутренней мембранами есть межмембранное пространство. Наружная мембрана ровная, а внутренняя образует впячивания, которые превращаются в замкнутые дисковидные образования – тилакоиды. Стопки лежащих друг над другом тилакоидов называются гранами.

В мембранах тилакоидов расположены фотосинтетические пигменты, а также ферменты, которые участвуют в преобразовании энергии света. Внутренняя среда хлоропласта – строма. В ней содержатся кольцевые молекулы ДНК, все типы РНК, рибосомы, запасные вещества (липиды, зёрна крахмала) и различные белки, в том числе ферменты, участвующие в фиксации углекислого газа.

Основная функция хлоропластов – осуществление фотосинтеза. Кроме того, в них происходит синтез АТФ, некоторых липидов и белков.

 

5. Клетки летательных мышц насекомых содержат по нескольку тысяч митохондрий. С чем это связано?

Главная функция митохондрий – синтез АТФ, т.е. митохондрии являются "энергетическими станциями" клетки. Для работы летательных мышц необходимо большое количество энергии, поэтому каждая клетка содержит несколько тысяч митохондрий.

 

6. Сравните хлоропласты и митохондрии. Выявите черты их сходства и различия.

Сходство:

● Двумембранные органоиды. Наружная мембрана ровная, а внутренняя образует многочисленные впячивания, служащие для увеличения площади поверхности. Между мембранами имеется межмембранное пространство.

● Имеют собственные кольцевые молекулы ДНК, все типы РНК и рибосомы.

● Способны к росту и размножению путём деления.

● В них осуществляется синтез АТФ.

Различия:

● Впячивания внутренней мембраны митохондрий (кристы) имеют вид складок или гребней, а впячивания внутренней мембраны хлоропластов образуют замкнутые дисковидные структуры (тилакоиды), собранные в стопки (граны).

● Митохондрии содержат ферменты, участвующие в процессе клеточного дыхания. Внутренняя мембрана хлоропластов содержит фотосинтетические пигменты и ферменты, участвующие в преобразовании энергии света.

● Основная функция митохондрий – синтез АТФ. Основная функция хлоропластов – осуществление фотосинтеза.

...и (или) другие существенные признаки.

 

7. Докажите на конкретных примерах справедливость утверждения: «Клетка представляет собой целостную систему, все компоненты которой находятся в тесной взаимосвязи друг с другом».

Структурные компоненты клетки (ядро, поверхностный аппарат, гиалоплазма, цитоскелет, органоиды) относительно обособлены друг от друга, и каждый из них выполняет специфические функции. Тем не менее, все клеточные компоненты тесно взаимосвязаны, и клетка представляет собой единое целое.

Наследственная информация клетки хранится в ядре, а реализуется на рибосомах в виде конкретных белков. Структурные компоненты рибосом (субъединицы) формируются в ядре. Некоторые рибосомы находятся в свободном состоянии в гиалоплазме, другие же прикрепляются к мембранам ЭПС и ядра. Вещества, синтезированные на мембранах ЭПС, поступают для хранения и модификации в комплекс Гольджи. От цистерн комплекса Гольджи отшнуровываются экзоцитозные пузырьки и лизосомы. Из пузыревидных расширений ЭПС и пузырьков комплекса Гольджи формируются вакуоли. Цитоплазматическая мембрана участвует в отборе веществ, необходимых клетке. Некоторые из них могут быть использованы только после предварительного расщепления с помощью лизосом. Часть полученных веществ служит источником энергии для клетки, подвергаясь расщеплению в гиалоплазме, а затем – в митохондриях. Другие вещества используются в качестве материала для синтеза более сложных соединений. Эти процессы протекают в различных частях клетки – в гиалоплазме, ЭПС, комплексе Гольджи, на рибосомах, а энергию, необходимую для всех процессов биосинтеза, поставляют митохондрии (в виде АТФ). Внутриклеточный транспорт частиц и органоидов обеспечивают микротрубочки, сборку которых инициирует клеточный центр. Гиалоплазма объединяет все внутриклеточные структуры, обеспечивая их различные взаимодействия.

...и (или) другие примеры, иллюстрирующие взаимосвязь структурных компонентов клетки.

 

8. В чём заключается относительная автономность митохондрий и хлоропластов в клетке? Чем она обусловлена?

Относительная автономность митохондрий и хлоропластов обусловлена наличием собственного генетического аппарата (молекул ДНК) и системы биосинтеза белка (рибосом и всех типов РНК). Поэтому митохондрии и хлоропласты самостоятельно синтезируют ряд белков (в том числе ферментов), необходимых для их функционирования. В отличие от других органоидов, митохондрии и хлоропласты способны к размножению путём деления. Однако эти органоиды не являются полностью автономными, т.к. в целом их состояние и функционирование контролируется ядром клетки.

 

9. В чём проявляется взаимосвязь и взаимозависимость митохондрий и рибосом?

С одной стороны, на рибосомах происходит синтез белков из аминокислот, а энергию, необходимую для осуществления этого процесса, поставляют митохондрии в виде АТФ. Кроме того, митохондрии имеют собственные рибосомы, их рРНК кодируется митохондриальной ДНК и сборка субъединиц осуществляется непосредственно в матриксе митохондрий. С другой стороны, все белки, входящие в состав митохондрий и необходимые для функционирования этих органоидов, синтезируются на рибосомах.

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by

Вернуться к оглавлению

 

< Предыдущая   Следующая >

«Гормон сна» защищает от сердечной недостаточности

Митохондрии называют энергетическими станциями клеток, так как эти структуры вырабатывают молекулы аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) — универсального источника энергии для любых клеточных процессов. В частности, АТФ нужна для того, чтобы мышечные волокна сокращались и расслаблялись. Поэтому нарушение митохондриальных функций приводит к развитию сердечных патологий. У пациентов и животных с сердечной недостаточностью снижается митохондриальный потенциал, который необходим для синтеза АТФ, образуется больший объем активных форм кислорода, митохондрии перегружаются кальцием и набухают. Это приводит к тому, что митохондриальные мембраны разрываются, а митохондрии и вслед за ними клетки гибнут. Мелатонин же, будучи антиоксидантом, благотворно влияет на работу митохондрий и играет важную роль в защите сердца при сердечной недостаточности.

«Мы показали, что при регулярном употреблении мелатонина у старых крыс уменьшалась зона поражения сердечной мышцы при острой сердечной недостаточности», — рассказала соавтор работы Ирина Одинокова из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН.

Исследование проводилось на 12 крысах, которые были разделены на четыре группы. В первой и третьей группах крысы пили обычную воду, для второй и четвертой в нее подмешивали мелатонин. Через два месяца крысам из третьей и четвертой групп ввели изопреналин — вещество, которое вызывает у них сердечную недостаточность, а животным из первых двух групп — безвредный солевой раствор.

Исследование тканей сердца всех крыс, участвовавших в эксперименте, показало, что у тех животных, которые получали мелатонин, поражение тканей сердца после введения изопреналина оказалось менее выраженным благодаря тому, что мелатонин устранял негативные эффекты изопреналина на митохондрии клеток сердечной ткани.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес [email protected]

Митохондриальная F-АТФ-синтаза и ее превращение в молекулярную машину, рассеивающую энергию

Митохондриальная F-АТФ-синтаза является основным энергосберегающим наномотором клеток, который использует протонную движущую силу, генерируемую дыхательной цепью, для производства АТФ из АДФ и фосфат в процессе, известном как окислительное фосфорилирование. В конвертирующих энергию мембранах F-АТФ-синтаза представляет собой комплекс из множества субъединиц, организованный в мембранно-внешний сектор F 1 и внутренний мембранный домен F O , связанный центральными и периферическими ножками.Из-за своей важной роли в клеточном метаболизме нарушение функции F-АТФ-синтазы было связано с множеством патологических состояний, и теперь этот фермент рассматривается как многообещающая лекарственная мишень для лечения множества заболеваний и для регуляции энергетического метаболизма. Мы обсуждаем структурные и функциональные особенности митохондриальной F-АТФ-синтазы, а также некоторые условия, которые частично или полностью ингибируют связь между каталитической активностью F 1 и транслокацией протона F O , тем самым снижая метаболическую эффективность клеток и трансформируя фермент в структуру, рассеивающую энергию, с помощью молекулярных механизмов, которые еще предстоит определить.

1. Введение

Митохондрии - это высокодинамичные замкнутые органеллы, несущие внешнюю мембрану (OMM) и внутреннюю мембрану (IMM) с небольшим межмембранным пространством, разделяющим их. Поверхность IMM значительно больше, чем у OMM, из-за присутствия многочисленных инвагинаций, называемых кристами, которые более или менее глубоко проникают в плотный белковый центральный матрикс [1]. В дифференцированных аэробных клетках митохондрии имеют решающее значение для производства АТФ в результате окисления питательных веществ; для продукции ROS (активных форм кислорода), которая способствует повреждению митохондрий при некоторых патологиях и передаче редокс-сигналов от органеллы к остальной части клетки [2, 3]; для передачи сигналов внутриклеточного кальция; и для выполнения клеточной смерти среди других функций [4].Эта функциональная универсальность сочетается с их большим разнообразием по количеству и структуре в зависимости от ткани и стадии развития. Митохондрии взаимодействуют с цитоскелетом, который модулирует их субклеточную локализацию и подвижность, а также с эндоплазматическим ретикулумом для гомеостаза кальция. АТФ производится из АДФ и фосфата (Pi) комплексом АТФ-синтазы F-типа (или комплексом V) в процессе, известном как окислительное фосфорилирование, которое происходит в IMM. Четыре комплекса дыхательной цепи осуществляют серию окислительно-восстановительных реакций, приводящих к восстановлению кислорода до воды, что позволяет поддерживать протонную перекачивающую активность комплексов I, III и IV.Последние создают электрохимический градиент в IMM, известный как протонная движущая сила, который абсолютно необходим F-ATP-синтазе для производства ATP [5]. Однако из межмембранного пространства протоны могут просачиваться обратно в митохондриальный матрикс независимо от синтеза АТФ, снижая метаболическую эффективность и вызывая разобщение митохондрий. В последнее десятилетие растет интерес к характеристике эндогенных путей рассеяния, а также к химическим агентам, способным вызывать мягкое разобщение митохондрий, что может обеспечить мощное терапевтическое лечение широко распространенных заболеваний, таких как ожирение и диабет [6 , 7].Этот обзор специально посвящен F-АТФ-синтазе и ее превращению в фермент, рассеивающий энергию, посредством молекулярных механизмов, которые еще предстоит определить.

2. АТФ-синтаза F-типа как молекулярный мотор

Сложная структура и уникальный функциональный механизм F-АТФ-синтазы теперь известны благодаря более чем 50-летним исследованиям, проведенным несколькими исследователями, включая трех ученых, получивших награду Нобелевская премия: сэр Питер Митчелл, который продемонстрировал, что F-ATP-синтаза полагается на электрохимический градиент для осуществления катализа [5]; Сэр Джон Э.Уокер, решивший структуру F-АТФ-синтазы млекопитающих [8]; и Пол Бойер, который разъяснил механизм вращательного катализа [9]. Тем не менее, некоторые аспекты механизма связи между перемещением протонов и катализом еще предстоит полностью понять [10].

Во всех энергопреобразующих мембранах F-АТФ-синтаза состоит из примерно глобулярной водорастворимой головки F 1 и встроенного в мембрану субкомплекса F O , включающего субъединицу a, и кольцо из нескольких c. субъединиц.Эти фрагменты связаны двумя ножками: боковой или периферической ножкой, которая является структурной частью фрагмента F O , и центральной ножкой, которая связана с сектором F 1 [10]. Все типы F-ATP-синтаз функционируют как роторные машины нанометрового масштаба, состоящие из двух двигателей, соединенных ротором, который состоит из кольца c и центрального стержня. Один двигатель, расположенный в секторе F O , генерирует движение ротора со скоростью ~ 100 оборотов в секунду, потребляя движущую силу протонов; другой, расположенный в группе F 1 , использует энергию, передаваемую ротором, для синтеза АТФ.Синтетический двигатель может работать в обратном направлении, вращая ротор назад за счет энергии АТФ, высвобождая АДФ и фосфат и генерируя мембранный потенциал [1]. Строгая корреляция между потоком протонов и вращением ротора была подтверждена измерением отношения H + : АТФ в бактериальной F-АТФ-синтазе, где существует «идеальное химико-механическое соединение» между перемещением протонов, вращательным движением и синтезом / гидролизом АТФ. сообщалось, за исключением «проскальзывания» ротора, т. е. вращения кольца c без протона [11].Это соединение вместо этого нарушается антибиотиком олигомицином, который связывает c -кольцо, предотвращая его вращение в любом направлении [12]. Наше понимание того, как работает фермент, во многом основано на исследованиях отдельных молекул, которые позволили непосредственно визуализировать с помощью флуоресцентной микроскопии вращающиеся бактериальные F-ATP-синтазы, вызванные гидролизом АТФ [13], а в последнее время - анализ митохондрий и бактерий с помощью электронной криомикроскопии. АТФ-синтазы, раскрывающие архитектуру сектора F O и, следовательно, механизмы транслокации протонов [14].

В простейшей бактериальной форме сектор F O состоит из 9-15 копий субъединицы c , двух копий субъединицы b и копии субъединицы a [14]. В то время как субъединицы b составляют часть периферической ножки [15], субъединица a встроена в мембрану, где она организована в горизонтальный пучок с четырьмя спиралями, который оборачивается вокруг кольца c , образуя два полуканалы, через которые протекает H + путем протонирования / депротонирования консервативных карбоксильных остатков, присутствующих в каждой субъединице c [16–18].Сектор эукариот F O состоит из субъединиц A6L, e , f и g и 2 или 3 других дополнительных субъединиц (DAPIT и 6.8PL у позвоночных; i / j , ). k и l в дрожжах), кроме субъединиц a , b и c [14]. Меньшее кольцо c , которое включает 8 или 10 c субъединиц у многоклеточных животных и дрожжей, снижает биоэнергетические затраты на синтез АТФ, т.е.е. стехиометрия H + / АТФ от 3,3 до 2,7 соответственно [19].

Периферический стебель имеет тенденцию расходиться на протяжении эволюции, хотя общая структура кажется постоянной [15]. Периферический стебель бактерии состоит из димера b 2 , который охватывает весь фермент, и единственной копии субъединицы δ . Подобно внедренной в мембрану части F O , периферический стебель эукариот является более сложным. Его дистальная часть мембраны образована одной копией субъединиц b, , F6, d и OSCP (олигомицин-чувствительный придающий белок, гомологичный бактериальной субъединице δ ) [20], а его основание - это C -концевая область субъединицы A6L [18, 21], N-концевой домен субъединицы f [18] и субъединица i / j у дрожжей [22].

F 1 - каталитический сектор, который всегда состоит из трех димеров αβ , чередующихся, окружающих центральный стержень. Последняя включает субъединицу γ , которая связана с субъединицей ε у бактерий и с субъединицами δ и ε у эукариот [10] (рис. 1). Действительно, бактериальная субъединица ε гомологична митохондриальной субъединице δ , тогда как митохондриальная субъединица ε не имеет эквивалента в бактериальном ферменте [10].Сайты связывания каталитических нуклеотидов расположены в трех субъединицах β на интерфейсах с соответствующими тремя субъединицами α . Согласно модели катализа Бойера, вращение субъединицы γ в пределах α 3 β 3 принимает каждую из трех субъединиц β через три основные функциональные конформации, обозначенные β E (пусто), β DP (связанный с АДФ) и β TP (связанный с АТФ), тем самым синтезируя три молекулы Mg 2+ -АТФ во время каждого вращения на 360 °.Во время гидролиза АТФ переход между состояниями β E , β TP и β DP вызывает противоположное вращение субъединицы γ и кольца c , вызывая тем самым формирование протонного градиента. Как в синтетическом, так и в гидролитическом направлениях АТФ, Mg 2+ необходим для катализа [10].


Вследствие своей сложности сборка F-ATP синтазы происходит по модульному принципу, чтобы предотвратить образование промежуточных продуктов, которые могут деполяризовать мембрану или выбрасывать АТФ [23], хотя пути все еще обсуждаются [24].Структурная и функциональная связь между F O и F 1 в зрелом комплексе в основном гарантируется OSCP или субъединицей δ в митохондриях и бактериях, соответственно. Благодаря контактам с гексамером α 3 β 3 и периферической ножкой OSCP или δ предотвращает коротацию димеров αβ с субъединицей γ , тем самым обеспечивая очень высокую эффективность фермента. [25].Другой домен, имеющий решающее значение для функционального связывания, расположен на С-конце субъединицы β , который находится в прямом контакте с субъединицей γ , называемой петлей DELSEED, которая, как считается, передает крутящий момент на γ от нуклеотида. связывающий домен [26]. Более того, в митохондриях высокая каталитическая эффективность F-АТФ-синтазы, по-видимому, также опосредована образованием V-образных димеров [27, 28]. Электронные криомикроскопические карты ферментов млекопитающих [29] и дрожжей [18] показали, что субъединицы e и g , с N-концевой частью субъединицы b и, вероятно, субъединицы k в дрожжах, создают в дрожжах мономеры F-АТФ-синтазы образуют субдомен, изгибающий IMM.Эти изгибы будут приводить к самосборке мономеров в V-образные димеры. Затем димеры самоорганизуются в длинные ряды олигомеров, локализованных на гребнях крист [30], чтобы поддерживать типичную морфологию IMM [31]. Митохондриальные кристы будут действовать как ловушки для протонов, способствуя эффективному синтезу АТФ с помощью F-АТФ-синтазы, расположенной на верхушке. Электронная криотомография показала, что димеры организованы in situ с обращенными друг от друга периферическими стеблями [32] и образуются за счет вклада нескольких субъединиц F O ( a , b , e , f , g , i / j и k ) [18].

3. Митохондриальное разобщение

Митохондриальное разобщение - довольно общий термин и относится к любому пути, который позволяет протонам возвращаться в матрицу независимо от продукции АТФ. Действительно, окислительное фосфорилирование включает сочетание окислительно-восстановительных реакций дыхательной цепи с синтезом АТФ с помощью F-АТФ-синтазы через протонный цикл через IMM. Эти реакции, однако, не полностью связаны, поскольку протоны могут возвращаться в митохондриальный матрикс независимо от синтеза АТФ либо нерегулируемыми эндогенными путями, называемыми базальными утечками протонов, которые действительно могут быть изменены лекарствами или индуцируемыми утечками через белковые комплексы (Рисунок 2). .Этот цикл рассеивания энергии происходит во всех эукариотических клетках и отвечает за различную долю клеточного метаболизма в зависимости от типа ткани [33].


Физиологическое разобщение у млекопитающих обычно опосредуется тонко регулируемым разобщающим белком 1 (UCP1), интегральным мембранным белком коричневой жировой ткани (BAT), который опосредует утечку протонов через IMM, рассеивая протонный градиент и индуцируя производство тепла [34]. Физиологическое разобщение также позволяет точно настроить секрецию инсулина за счет разобщения белка 2 (UCP2) в клетках поджелудочной железы β [35] и регуляции метаболизма жирных кислот за счет разобщения белка 3 (UCP3), который специфичен для скелетных мышц, BAT и heart, хотя функции UCP2 и UCP3 четко не установлены [33].Более того, в митохондриях дрожжей существуют множественные АТФ-зависимые диссипативные пути, которые включают как селективные [36, 37], так и неселективные каналы [38]. У растений, помимо UCP [39], была описана еще одна система рассеивания энергии, называемая альтернативной оксидазой (AOX), которая сочетает окисление убихинола с прямым восстановлением кислорода до воды [40].

Митохондриальное разобщение также может быть вызвано химическими разобщителями, то есть небольшими молекулами, которые уменьшают движущую силу протонов через IMM.Эти молекулы принадлежат к одному из двух общих классов: разобщители протонофоров и непротонофоры. Разобщители протонофоров, такие как карбонилцианид п-трифторметоксифенилгидразон (FCCP), представляют собой слабые липофильные кислоты, способные проходить через мембрану в незаряженной форме, вызывая полное разобщение при очень низкой концентрации, то есть в диапазоне нМ, и вызывая внезапное увеличение респираторной показатели, нечувствительные к олигомицину [41]. Вместо этого непротонофоры могут активировать скрытые утечки протонов в различной степени через специфические белковые комплексы, которые приводят к дисфункции митохондрий.Митохондриальное разобщение можно измерить непосредственно как уменьшение электрохимического градиента или косвенно, как снижение эффективности фосфорилирования, т. Е. Стехиометрии АДФ / О, или / и как уменьшение отношения респираторного контроля (RCR), т. Е. Отношения между потреблением кислорода во время (состояние 3) и после (состояние 4) фосфорилирования АДФ.

Митохондриальное разобщение не является полностью опасным. В самом деле, существует тесная обратная связь между увеличением утечки протонов и генерацией АФК в изолированных митохондриях [42].Давно известно, что добавление к изолированным митохондриям разобщителей, а также АДФ увеличивает потребление кислорода и снижает электрохимический градиент митохондрий, уменьшая продукцию АФК [43]. Напротив, ингибирование способности АТФ-синтазы приводит к накоплению электронов в вышестоящих комплексах дыхательной цепи, что способствует окислительному стрессу и митохондриальной дисфункции [3], что недавно наблюдалось при диабетической кардиомиопатии у мышей [44]. Эти наблюдения подтверждают роль эндогенного разобщения митохондрий в защите от продукции ROS [2, 33].Соответственно, терапевтическое разобщение митохондрий, как сообщается, является защитным средством при различных расстройствах, включая ожирение [45, 46], диабет [47, 48], ишемию / реперфузионное повреждение [33, 49], болезнь Паркинсона [50] и старение [ 51], хотя ответственные факторы еще предстоит полностью понять. Легкое разобщение может быть достигнуто разными способами, например, путем активации UCP, например, у мышей с ожирением и диабетом, когда сверхэкспрессия UCP2 восстанавливала нарушенную эндотелий-зависимую релаксацию [48], или с помощью химических разобщителей, таких как никлозамид этаноламин, который улучшение симптомов диабета у мышей [47] или новый митохондриальный разобщитель BAM15, который не имеет нецелевой активности на других клеточных мембранах [52, 53].Тем не менее, всегда требуется осторожность при нацеливании на разобщение митохондрий посредством липофильных слабых кислот, даже если они являются селективными, поскольку, в отличие от UCP, их активность лишена ауторегуляции, т.е. не десенсибилизируется снижением мембранного потенциала [7].

4. Разъединение F-ATP-синтазы

Термин «разобщение F-ATP-синтазы» относится к любому состоянию, которое ингибирует связывание между каталитической активностью F 1 и транслокацией протонов с помощью F O .Условия, которые активируют образование обратного протока через F O независимо от синтеза АТФ, приводят к диссипации протонного градиента, таким образом превращая F-АТФ-синтазу в фермент, рассеивающий энергию. В самом деле, фермент, по-видимому, обладает внутренней устойчивостью, как недавно было продемонстрировано образованием стабильных неполных субкомплексов после разрушения индивидуальных человеческих генов для субъединиц в части мембраны F O [24]. Однако в большинстве случаев диссипативные пути и их модуляция еще предстоит определить.Например, митохондриальное окисление моно- и дитиолов, локализованных в F O , у млекопитающих вызывает полное разобщение АТФ-синтазы, которое не восстанавливается олигомицином [54]. Авт. Предположили, что поражение находится на цитозольной стороне точки блока олигомицина протонного канала, в месте, которое д. Предполагать участие уникального консервативного остатка цистеина субъединицы c . Более того, образование дисульфидного мостика между двумя вицинальными субъединицами b двух соседних мономеров F-ATP-синтазы вызывает тяжелое нечувствительное к олигомицину разобщение, молекулярный механизм которого полностью не выяснен [55].Другой латентный, нечувствительный к олигомицину путь транслокации протонов в F O будет включать субъединицы e , f , g и A6L, проводимость которых заметно увеличивалась при вытеснении матричного белкового фактора B из F . О . Этот эффект обусловлен окислением вицинальных тиолов фактора B и параллелен митохондриальному разобщению [56, 57]. Совсем недавно матричный белок Bcl-XL был идентифицирован в нейронах как способный восстанавливать разобщение АТФ-синтазы путем связывания с субъединицей β , хотя лежащий в основе механизм еще предстоит установить [58, 59].Интересно, что богатый лейцином пентатрикопептидный повтор, содержащий белок (Lrpprc), ключевой посттранскрипционный регулятор экспрессии мтДНК, дефектный при французско-канадском типе синдрома Ли, также оказался решающим для связывания F-ATP-синтазы путем модуляции правильной сборки субъединицы OSCP и A6L. В сердце мыши с условным нокаутом Lrpprc снижение продукции АТФ происходит из-за появления несвязанных субсобранных комплексов F-АТФ-синтазы, вызывающих гиперполяризацию и увеличение выработки митохондриальных АФК, несмотря на неизменное соотношение АДФ / О, что демонстрирует последствия Дефекты сборки F-АТФ-синтазы на биоэнергетику митохондрий [60].

Расщепление F-АТФ-синтазы также стимулируется рядом катионных красителей, а именно корифосфином, нильским синим, пиронином Y и акридиновым оранжевым, которые увеличивают как дыхание в состоянии 4, так и активность АТФазы, но сайты связывания еще предстоит установить [ 61]. Другая молекула, способная стимулировать обратную утечку протонов через эукариотический F O , - это 17 β -эстрадиол, который в микромолярных концентрациях вызывает «внутренне скользящее состояние» F-АТФ-синтазы, в то время как фермент фактически катализирует АТФ. синтез, поэтому приводит к пониженному соотношению RCR и ADP / O [62].Такое частично несвязанное состояние стимулируется АТФ и реверсируется олигомицином, но не ресвератролом, что подтверждает тот факт, что фрагмент F O является местом действия 17 β -эстрадиола. Возможно, конформационное изменение передается F O через субъединицу OSCP, которая содержит сайт связывания для 17 β -эстрадиола, способного опосредовать ингибирование активности АТФазы как в наномолярных, так и в микромолярных концентрациях [63, 64]. Способность АТФ вызывать разобщение ферментов кажется консервативной, поскольку переход от прочно связанного к слабосвязанному состоянию, запускаемый связыванием АТФ, также описан для бактериальной АТФ-синтазы, хотя лежащий в основе механизм еще предстоит выяснить [65, 66].Вместо этого полное разобщение индуцируется добавлением Ca 2+ , который, в отличие от Mg 2+ , поддерживает только гидролиз АТФ с помощью F 1 , который не связан с генерацией протонного градиента в обоих прокариотах [67] и эукариоты [68–70], несмотря на способность Ca 2+ поддерживать вращательный катализ F 1 [71]. Эти данные убедительно свидетельствуют о том, что каталитический сайт имеет другое состояние конформации, когда он занят Ca 2+ , который, по сравнению с Mg 2+ , неспособен сочетать химический катализ с генерацией протонного градиента.

На основании этих наблюдений было высказано предположение, что связывание Ca 2+ , возможно, путем замены Mg 2+ в каталитическом сайте [72], вместе с АФК может вызвать резкие конформационные изменения в димере АТФ-синтазы. Это привело бы к образованию канала с высокой проводимостью, названного порой перехода проницаемости (PTP), что представляет собой крайнюю форму разобщения ферментов. PTP представляет собой неселективный канал, модулируемый Ca 2+ и ROS, и расположен в IMM, и его открытие подразумевает диссипацию протонного градиента с прекращением синтеза АТФ и максимизацией гидролиза АТФ.PTP отображает ряд состояний проводимости, которые изначально были охарактеризованы электрофизиологией у млекопитающих [73]. Устойчивое открытие PTP вызывает уравновешивание молекул с низкой молекулярной массой (<1500 Да) в IMM, что нарушает любой метаболический градиент, за которым следует осмотический стресс, приводящий к набуханию матрикса и, в конечном итоге, к разрыву OMM и высвобождению проапоптотических факторов, таких как цитохром. c , эндонуклеаза G и AIF. Действительно, PTP причинно участвует в гибели клеток при нескольких заболеваниях, и наиболее задокументированные случаи включают ишемию сердца, мышечные дистрофии и нейродегенеративные заболевания [74].

Участие F-ATP-синтазы в образовании PTP было подтверждено (i) генетической манипуляцией выбранных субъединиц фермента, удаление которых повлияло на функцию PTP [75, 76]; (ii) электрофизиологические измерения, которые показали, что PTP, генерируемый F-ATP-синтазой, характеризуется множеством проводимости, аналогичным проводимости нативной поры [77, 78]; и (iii) мутагенез специфических остатков F-АТФ-синтазы в F 1 [72] или F O [79–81]. В частности, OSCP, расположенный поверх F-ATP-синтазы, кажется, идеально подходит для передачи зависимых от Ca 2+ конформационных изменений от F 1 к жесткой периферической ножке, вызывая образование пор в мембранной части F-ATP-синтазы. вероятно, на границе между двумя мономерами, образующими димер F-ATP-синтазы.Действительно, эта модель полностью поддерживается наблюдениями, что OSCP (i) является сайтом связывания циклофилина (CyP) D, наиболее охарактеризованного индуктора PTP, который сенсибилизирует PTP к эффектам матрицы Ca 2+ и высвобождается посредством циклоспорин А, приводящий к ингибированию ПТР [77, 82]; (ii) является сайтом связывания иммуномодулирующего лекарственного средства бензодиазепина (Bz) 423 [83], который, как и CyPD, действует как индуктор PTP [77]; (iii) содержит высококонсервативный гистидиловый остаток (h212 в зрелом белке человека), ответственный за ингибирующий эффект кислого pH матрикса на PTP [81]; (iv) претерпевает, в отличие от основных субъединиц комплекса АТФ-синтазы, избирательное снижение уровня своей экспрессии, которое сопровождается активацией CyPD и активацией PTP в митохондриях мозга стареющих мышей [84]; и (v) взаимодействует с амилоидным белком β в культивируемых нейронах, приводя к сенсибилизации PTP, и в мозге людей с болезнью Альцгеймера, потенциально опосредуя митохондриальные нарушения [85].Тем не менее, Ca 2+ - и зависимые от ROS дальнодействующие конформационные изменения, которые могут быть ответственны за образование PTP в секторе F O , еще предстоит определить. Более того, были выдвинуты другие модели PTP, которые предполагают, что PTP находится в c -кольце АТФ-синтазы [76, 79] или, альтернативно, в некоторых других митохондриальных компонентах, не связанных с АТФ-синтазой [86], так что его молекулярная природа до сих пор остается предметом дискуссий [25].

5. F-ATP-синтаза как мишень для разработки лекарств

До сих пор нарушение функции F-ATP-синтазы было связано с различными патологическими состояниями, такими как сердечно-сосудистые [87] и нейродегенеративные заболевания [88], ожирение и диабет 2 типа [89, 90] и рак [91].Несмотря на такие важные доказательства, F-АТФ-синтаза только недавно была использована в качестве эффективной лекарственной мишени при болезненных состояниях и для регуляции энергетического метаболизма [92], несмотря на тот факт, что более 300 природных и синтетических молекул, как известно, связывают и ингибируют этот комплекс [93]. Более того, недавнее открытие, что F-ATP-синтаза участвует в образовании PTP, может сделать этот комплекс жизнеспособной мишенью для будущей терапии при различных заболеваниях [25]. Выявлено избирательное взаимодействие F-АТФ-синтазы с некоторыми лекарствами.Например, фермент распознается как молекулярная мишень цитотоксического агента апоптолидина, который индуцирует апоптоз в линиях раковых клеток человека путем связывания с субъединицей F O a и ингибирования активности фермента [94]. Другой пример - иммуномодулирующий препарат Bz 423, который избирательно активирует митохондриальный путь апоптоза в патогенных лимфоцитах [83]. Совсем недавно субъединица α сектора F 1 была признана мишенью для лекарственного препарата-кандидата J147, который демонстрирует терапевтическую эффективность на нескольких моделях болезни Альцгеймера на мышах.Нацеливаясь на АТФ-синтазу, J147 вызывает увеличение внутриклеточного Ca 2+ , что приводит к активации пути AMPK / mTOR, канонического механизма долголетия [95]. Более того, этот фермент является очень многообещающей молекулярной мишенью для разработки новых противомикробных агентов, которые избирательно ингибируют бактериальные F-АТФ-синтазы, таких как бедаквилин, который представляет собой первое соединение нового класса мощных противотуберкулезных препаратов [96]. В последнее время внимание было сосредоточено на диетических фитохимических веществах с антимикробными свойствами, ряд которых ингибирует бактериальную F-АТФ-синтазу в различной степени в зависимости от типа и расположения функциональных групп.Обе субъединицы F 1 и F O были идентифицированы как участвующие в сайтах связывания таких ингибиторов [92]. Поскольку пищевые фитохимические вещества также ингибируют митохондриальную F-АТФ-синтазу [97], делаются попытки модифицировать функциональные группы этих соединений, делая их более мощными и селективными ингибиторами бактериальных АТФ-синтаз [92]. С другой стороны, многие из этих фитохимических веществ обладают разнообразной активностью, например антиоксидантным, противораковым и противодействием ожирению [97].Примером может служить ресвератрол, хорошо изученный ингибитор митохондриальной F-АТФ-синтазы, сайт связывания которого расположен между С-концевой частью субъединицы γ и субъединицей β TP [98]. Ресвератрол также увеличивает базальный расход энергии и термогенез, наряду с изменением многочисленных сигнальных путей, которые сходятся в митохондриях [99].

В последнее время возрос интерес к использованию эфирных масел (ЭМ) в качестве профилактических и терапевтических средств для лечения различных заболеваний, включая ожирение [100].ЭО - вторичные метаболиты растений, представляющие собой смесь различных летучих молекул, таких как терпеноиды и производные фенола ароматические и алифатические компоненты. ЭО также обладают антимикробными, противовоспалительными, противоопухолевыми и антиоксидантными свойствами, но в большинстве случаев молекулярные мишени еще предстоит определить [101]. Компонент ЭО D-лимонен, который признан потенциальным химиотерапевтическим агентом [102], индуцирует апоптоз через митохондриальный путь в нескольких линиях клеток человека [103], а также обладает активностью против ожирения, в основном за счет индукции фенотипа, подобного коричневому жиру у белые адипоциты [104].Интересно, что компонент ЭО p -цимен непосредственно вызывает легкое разобщение F-АТФ-синтазы, что приводит к АТФ-стимулированной, олигомицин-чувствительной протонной утечке через фрагмент F O , что снижает электрохимический градиент и коэффициент респираторного контроля. но не отношение ADP / O [105]. Такие свойства могут указывать на его использование в качестве фармакологического средства для снижения метаболической эффективности. Однако требуется осторожность, поскольку поражение всех митохондрий по всему телу может быть лечением с высоким риском, поскольку может быть нарушен энергетический гомеостаз в таких тканях, как сердце и мозг.

6. Выводы

Существование нескольких условий, которые ингибируют или отменяют связывание между F 1 и F O , ясно указывает на то, что энергосберегающий фермент может трансформироваться в рассеивающую энергию структуру внутри IMM. Доступные структуры полностью связанной F-АТФ-синтазы не обнаруживают очевидных свойств, которые могут приспособиться к этим диссипативным путям. Действительно, молекулярное определение путей, ответственных за разобщение F-ATP-синтазы, и ее потенциальных регуляторов по-прежнему представляет собой исследовательскую задачу в области биоэнергетики.Из-за центральной роли F-АТФ-синтазы в клеточном метаболизме это определение имеет решающее значение и потенциально полезно для терапии различных заболеваний.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов, связанного с этой работой.

Благодарности

Мы благодарим Федерико Фоголари (Университет Удине) за его помощь с расчетом F-АТФ-синтазы.

АТФ-синтаза | MRC Отделение митохондриальной биологии

В митохондриях, эубактериях и хлоропластах синтез АТФ осуществляется сложной молекулярной машиной, известной как АТФ-синтаза.Мы хотим понять, как работает эта машина, и использовать эти знания в медицинских целях. Мы работаем в основном с ферментами митохондрий и все чаще с ферментами эубактерий. Бактериальные и близкородственные ферменты хлоропластов имеют много общих черт с ферментом из митохондрий. Митохондриальная АТФ-синтаза находится во внутренних мембранах органелл, где она использует трансмембранную протонную движущую силу (ПДС), генерируемую окислением питательных веществ, в качестве источника энергии для производства АТФ.PMF связан с химическим синтезом АТФ из АДФ и фосфата с помощью вращающегося механизма, показанного на анимации ниже. Во время синтеза АТФ центральный ротор вращается в указанном направлении примерно 150 раз в секунду. Чтобы обеспечить энергию для поддержания нашей жизни, каждый из нас каждый день производит количество АТФ с помощью этого механизма, примерно равное массе нашего тела.

Хотя структура и механизм фермента теперь появляются в стандартных учебниках, ключевые молекулярные детали, необходимые для полного понимания его механизма, отсутствуют.Кроме того, существуют значительные и в значительной степени неизученные различия между структурами ферментов человека и бактерий и тем, как регулируется их деятельность. Мы хотим определить эти различия в структурах и регуляции между человеческими и бактериальными ферментами, чтобы разработать АТФ-синтазу в качестве мишени для разработки новых антибиотиков для борьбы с множественными лекарственно-устойчивыми организмами. Это уже установленная клиническая цель для лечения туберкулеза.

Деятельность группы сосредоточена на трех основных направлениях:

  • Структура и функция АТФ-синтаз
  • Биогенез и сборка АТФ-синтазы человека
  • Возможное участие человеческого фермента в гибели клеток через переход проницаемости в митохондриях

Лекция 10, АТФ-синтаза

Лекция 10, АТФ-синтаза

Функция

Ферменты АТФ-синтазы были замечательно сохранены в ходе эволюции.Бактериальные ферменты по существу такие же по структуре и функциям, как ферменты митохондрий животных, растений и грибов, а также хлоропласты растений. Раннее происхождение этого фермента проявляется в том, что у архей есть фермент, который явно тесно связан, но имеет значительные отличия от эубактериальной ветви. H + -АТФ-аза, обнаруженная в вакуолях цитоплазмы эукариотических клеток, подобна ферменту архей и, как полагают, отражает происхождение от архейного предка.

В большинстве систем АТФ-синтаза находится в мембране («связывающей» мембране) и катализирует синтез АТФ из АДФ и фосфата, управляемый потоком протонов через мембрану вниз по протонному градиенту, создаваемому переносом электронов. Поток идет от протохимически положительной (P) стороны (высокий электрохимический потенциал протонов) к протохимически отрицательной (N) стороне. Реакция, катализируемая АТФ-синтазой, полностью обратима, поэтому гидролиз АТФ генерирует протонный градиент за счет изменения направления этого потока.У некоторых бактерий основная функция состоит в том, чтобы действовать в направлении гидролиза АТФ, используя АТФ, образующийся в результате ферментативного метаболизма, для обеспечения протонного градиента для управления накоплением субстрата и поддержания ионного баланса.

ADP + Pi + nH + P ATP + nH + N

Поскольку структуры, наблюдаемые в EM, состав субъединиц и последовательности субъединиц оказались настолько похожими, предполагалось, что механизмы и, следовательно, стехиометрия будут одинаковыми.В этом контексте доказательства, предполагающие, что стехиометрия H + / ATP (n выше) варьируется в зависимости от системы, были неожиданными. Значения, основанные на измерениях отношений ATP / 2e - и H + / 2e - , предполагали, что n было 3 для митохондрий и 4 для хлоропластов, но эти значения были основаны на предположении о целочисленной стехиометрии. Хотя все АТФ-синтазы типа F 1 F 0 , вероятно, имели общее происхождение, как предположение о том, что стехиометрия одинакова, так и о том, что n является целым числом, ставятся под сомнение появляющимися структурными данными (см. Ниже) .

В митохондриях сторона P - это межмембранное пространство, а сторона N - митохондриальный матрикс; у бактерий сторона P находится снаружи (периплазма у грамотрицательных бактерий), сторона N - цитоплазма; в хлоропластах сторона P - это просвет, а сторона N - строма.

Субъединичный состав АТФ-синтазы

Есть незначительные различия между бактериями, митохондриями и хлоропластами в некоторых более мелких субъединицах, что приводит к запутанной номенклатуре. Самая простая система - от E.coli . АТФ-синтаза может быть разделена на две фракции относительно мягкой солевой обработкой.

Растворимая часть, F 1 ATP-ase , содержит 5 субъединиц в стехиометрии 3a: 3b: 1g: 1d: 1e. В b-субъединицах находятся три сайта связывания субстрата. Дополнительный сайт связывания аденинового нуклеотида в а-субъединицах является регуляторным. Часть F 1 катализирует гидролиз АТФ, но не синтез АТФ.

Диссоциация АТФ-азы F 1 из мембран бактерий или органелл оставляет за собой часть, встроенную в мембрану, которая называется F O .Он состоит (в E. coli ) из трех субъединиц a, b и c с относительной стехиометрией 1: 2: 9-12. С-субъединица очень гидрофобна и образует спиралевидную спиральную структуру, которая дважды охватывает мембрану, с гидрофильной петлей на стороне присоединения F 1 . На полпути через мембрану в С-концевой спирали есть консервативный кислотный остаток.

После диссоциации мембраны проницаемы для протонов. Утечку протонов можно остановить добавлением ингибиторов, которые также являются ингибиторами синтеза АТФ в функциональном комплексе.Обычно используются два «классических» ингибитора. Олигомицин связывается на границе раздела между F o и F 1 ; дициклогексилкарбодиимид (DCCD) ковалентно связывается с консервативным кислотным остатком в c-субъединице F o . Одного DCCD на АТФ-азу достаточно, чтобы блокировать оборот, что предполагает кооперативный механизм. Действие этих ингибиторов указывает на то, что протонная проницаемость F o является частью его функционального механизма.

Утечка протонов может быть перекрыта, и функциональная АТФ-синтаза может быть восстановлена ​​путем добавления части F 1 обратно к мембранам, содержащим часть F или .

Это изображение полного комплекса E. coli с использованием усреднения изображений и криоэлектронной микроскопии, а также полученная на его основе модель, показывающая второй стебель, взяты с домашней страницы Рода Капальди. (Примечание: буквенное обозначение субъединиц отличается в АТФ-синтазах из разных источников.)

Структура F

1 ATP-ase Структура растворимой (F 1 ) части АТФ-синтазы митохондрий говяжьего сердца была решена с помощью рентгеновской кристаллографии. Рисунки ниже взяты из Abrahams, J.П., Лесли А.Г., Латтер Р. и Уокер Дж. Э. (1994) Структура при разрешении 2,8 Å F 1 -АТФазы из митохондрий сердца крупного рогатого скота. Nature 370, 621-628.
Доступные в настоящее время структуры для субъединиц АТФ-синтазы.

Белок кристаллизовали в присутствии АДФ и аналога АТФ, АМФ-ПНФ, в котором два концевых фосфата АТФ были заменены негидролизуемой имидодифосфатной группой. Каждая из трех а-субъединиц содержала AMP-PNP. Три b-субъединицы содержали либо ADP (b DP ), либо AMP-PNP (b TP ), либо не содержали нуклеотидов (b E ).


Щелкните изображение, чтобы увеличить его.


Слева: структура ATP-азы F 1 , вид сбоку. Субъединицы а показаны желтым цветом, субъединицы b - красным, а субъединица g - синим. Рисунок в верхнем левом углу показывает ориентацию. Обратите внимание, что a-b-субъединицы чередуются в кольце вокруг g-субъединицы, которое образует стержень посередине. A- и b-субъединицы различаются нижним индексом, указывающим занятость активного сайта b-субъединицы каждой a-b-пары: E - пустой; ДП - АДП; ТП - аналог АТФ, АМФ-ПНП.Масштабная линейка 20 Å.
Справа: вертикальный разрез комплекса по диагонали a-TP / b-DP, выделенной на рисунке.
Слева: вертикальный разрез комплекса по диагонали a-E / b-TP, выделенной на рисунке.
Справа: вертикальный разрез комплекса по диагонали a-DP / b-E, выделенной на рисунке.
Обратите внимание на , как «челюсть» щелкунчика распахивается, когда площадка пуста (стрелка на картинке справа).
Вид на комплекс с мембраны (в сторону N-фазы).
Слева: горизонтальный разрез комплекса через верх, показывающий структуру b-листа, которая обеспечивает покрытие над каталитическим доменом. Масштабная линейка 20 Å.
Справа: горизонтальный разрез комплекса через каталитический домен, который преимущественно имеет спиральную форму.
Слева: вид рассчитанного электростатического поверхностного потенциала рукава a, b, образованного структурой под крышкой листа b, показывая области отрицательного (красный) и положительный заряд и преимущественно нейтральное (гидрофобное) «отверстие» в тесто-орех, через который выступает верхняя часть g-субъединицы.Вид изнутри протеина.
Справа: аналогичная поверхность g-субъединицы, но при взгляде сбоку, демонстрирующая гидрофобную поверхность для большей части стержня, но отмеченную отрицательно заряженную полярную область на полпути вниз. Верхняя часть стержня входит в втулку, показанную на фиг. Слева, как показано в поперечном сечении шарообразной структурой.
Поперечный разрез структуры, показывающий поверхности и подчеркивающий соответствие g-субъединицы a, b-кольцу. Также показано расположение связанного аналога АТФ (AMP-PNP) в субъединице b TP .Обратите внимание, как выпуклость, представленная в g-субъединице горизонтальной спиралью, упирается в b TP -субъединицу и вызывает изменение конформации. Предполагается, что вращение g-субъединицы в a, b-кольце вызывает конформационные изменения в последовательных a, b-парах, чтобы вызвать изменения связывания, ожидаемые от механизма изменения связывания (см. Ниже).
F
1 -ATP в учебном пособии по перезвону. (Учебник позволяет исследовать файлы 1bmf (исходная структура Abrahams и др.) И 1e79 (структура с DCCD, более полное разрешение g и включенные субъединицы d и e).)

Механизм F

1 ATP-ase

АТФ-синтаза действует через механизм, в котором три активных центра претерпевают изменение аффинности связывания с реагентами АТФ-азной реакции, АТФ, АДФ и фосфатом, как первоначально предсказал Пол Бойер. Изменение аффинности сопровождает изменение положения субъединицы g по отношению к a, b-кольцу, что включает поворот одной по отношению к другой. В направлении синтеза АТФ вращение вызывается потоком H + вниз по протонному градиенту через соединение между g-субъединицей и c-субъединицей F O .Это вращение теперь продемонстрировано экспериментально.

Щелкните здесь, чтобы увидеть несколько красивых анимационных фильмов о механизме АТФазы F 1 в действии, снятых Хун Юном Вангом и Джорджем Остером из Калифорнийского университета в Беркли.

Два из этих фильмов доступны локально.
Вид в перспективе мультипликационного дисплея 3 , b 3 , g с включенным стереозвуком.
Вид сверху на изображение 3 , b 3 , g в мультипликационном изображении.

Экспериментальная опора для ротационной модели

Биофизический подход
Это вращательное движение было запечатлено в драматических видео из лаборатории Масасуке Ёсида.В этой работе F 1 -АТФаза была привязана к поверхности стекла с помощью b-субъединицы с использованием His-метки, встроенной в белок на N-конце, и NTA-лиганда на стекле (см. Иллюстрацию от Junge и др. статью TIBS ниже).
Движение было обнаружено путем присоединения актиновой нити к g-субъединице, которая была помечена флуоресцентными группами, чтобы сделать ее видимой, и записана с помощью видеокамеры, прикрепленной к микроскопу. Движение было замечено только в условиях АТФ-гидролиза, и направление движения всегда было против часовой стрелки, если смотреть со стороны участка F o , что указывает на каталитический механизм.

Хироюки Нодзи, Рёхей Ясуда, Масасуке Йошида и Кадзухико Киносита младший (1997) Прямое наблюдение вращения F1-АТФазы. Природа, 386, 299 - 302.

Альтернативный подход с использованием фотометрических методов был исследован в лаборатории Вольфганга Юнге. Использование маленьких хромофоров, прикрепленных непосредственно к g-субъединице, имеет преимущество временного разрешения, не ограниченного большим крутящим моментом, связанным с движением актиновой нити выше. Для исследования динамики системы использовались два метода.


В [1] авторы использовали эксперименты по фотоселекции с небольшим хромофором (например, эозином, см. Выше), присоединенным к g-субъединице активной F 1 -АТФазы, и наблюдали релаксацию анизотропии поляризации при активации оборота. . Поведение было совместимо с ожидаемым для трехступенчатого вращающегося устройства. В [2] они расширили свой кинетический анализ вращения, опираясь на новую теорию для оценки непрерывного и ступенчатого, а также броуновского и однонаправленного молекулярного движения.Наблюдаемая релаксация анизотропии поглощения полностью совместима с однонаправленным и ступенчатым вращением g в трех равноудаленных угловых положениях в шестиугольнике, образованном чередующимися субъединицами a и b. Результаты убедительно подтверждают ротационный катализ с равным участием всех трех каталитических центров.
В [3] поляризованная конфокальная флуорометрия (POCOF) была применена к отдельным молекулам сконструированной, иммобилизованной и свободной от нагрузки АТФ-азы шпината-CF 1 и использовалась для исследования переходных состояний привода вращения.Гидролиз АТФ вызвал ступенчатое и последовательное продвижение субъединицы g через три дискретных угловых положения, причем переходные состояния g были слишком короткими для обнаружения. Авторы также наблюдали ступенчатое движение е, тогда как субъединицы d, a и b были неподвижны.
Ссылка [4] представляет собой краткий и читаемый обзор этой работы.
  1. Сабберт Д. Юнге В. (1997) Ступенчатые и непрерывные вращательные двигатели в молекулярном масштабе. Proc. Natl. Акад. Sci. (США) 94, 2312-2317.
  2. Сабберт Д.Энгельбрехт С. Юнг У. (1997) Функциональное и холостое вращательное движение в F-1-АТФазе. Proc. Natl. Акад. Sci. (США) 94, 4401-4405.
  3. Хаслер К. Энгельбрехт С. Юнг В. (1998) Трехступенчатое вращение субъединиц гамма и эпсилон в одиночных молекулах F 1 -АТФазы, выявленное с помощью поляризованной конфокальной флуорометрии. FEBS Lett. 426, 301-304.
  4. Юнге В. Лилль Х. Энгельбрехт С. АТФ-синтаза - электрохимический преобразователь с вращательной механикой. TIBS 22, 420-423.
Домашняя страница Siggi Engelbrecht с некоторыми красивыми изображениями и pdb-файлами моделей гомологии для шпината F 1 -Atp-ase (с моделями субъединиц d и e и E.coli F 1 -ATPase .
Биохимический подход
(Изображения ниже взяты из:

Дункан Т.М., Булыгин В.В., Чжоу Ю., Хатчон М.Л. и Cross, R.L. (1995) Вращение субъединиц во время катализа E. coli F 1 -АТФаза. Proc. Natl. Акад. Sci., USA 92, 10964-10968.)

На приведенном выше рисунке, показывающем механизм изменения связывания Пола Бойера, вращение субъединицы g (желтый) относительно кольца a, b (три пары a, b представлены разными оттенками зеленого или синего) вызывает изменение аффинности связывания реагентов, представленное здесь изменением конформации сайта при переходе слева направо на диаграмме.На этапе 2 АТФ спонтанно образуется из прочно связанных АДФ и Pi. Механизм был предложен до того, как была известна структура, поэтому структура является хорошим подтверждением модели. Переносной сайт O соответствует mpty-сайту E структуры, плавучий сайт T - сайту A TP , а свободный сайт L - сайту A DP .

Экспериментальные доказательства модели получены из обширной истории исследований:

  • Детальное измерение изотопных обменов 32 P между АТФ, АДФ и неорганическим фосфатом и 18 O между H 2 O и АТФ первоначально привело Бойера к предположению, что механизм включает в себя энергетическое изменение в сродство к реагентам.
  • Эксперименты по заполнению каталитического центра показали, что реакция гидролиза АТФ уравновешивается АДФ и АТФ в соотношении, близком к 1.
  • В экспериментах, в которых ферменту позволяли гидролизовать АТФ в реакционной смеси с [АТФ], значительно более низким, чем [фермент], Пенефски обнаружил, что скорость реакции была очень низкой, а кинетика и константы связывания парциальных реакций можно легко измерить. В этих условиях (односайтовый катализ) оборот ограничен одним сайтом на каждом F 1 , и нормальный кооперативный цикл не может произойти.Кинетика замедленной реакции позволила построить следующий термодинамический цикл реакций, в котором значения DG o '(или константы равновесия) для неизмеряемых парциальных реакций могли быть рассчитаны по измеренным значениям. Это подтвердило, что основные изменения свободной энергии в реакции были связаны со связыванием и развязкой реагентов, а не с гидролизом АТФ.
    Константы равновесия (K) и кинетики (k) для гидролиза АТФ под действием F 1 в условиях однонаправленного оборота.Значения некоторых констант:

    k 1 = 6,4 x 10 6 M -1 сек -1
    k -1 = 7 x 10 -6 сек -1
    K 1 = ~ 10 12 м -1

    k 2 = 12 сек -1
    K 2 = 0,5

    k 3 = 2,7 x 10 -3 сек -1

    k 4 = 3,6 x 10 -4 сек -1
    k -4 = 1.3 x 10 3 M -1 сек -1
    K 4 = 0,3 x 10 -6 M

    K ' 4 = 80 x 10 -6 M

    К = 3,6 х 10 5 М

  • В аналогичных экспериментах, в которых варьировали [АТФ], скорость быстро увеличивалась по мере приближения [АТФ] к скорости фермента, предполагая, что для быстрого гидролиза необходимо сотрудничество между несколькими сайтами.
  • С тех пор, как эта структура стала доступной, было проделано много хорошей работы по тестированию модели вращения, описанной выше.Среди наиболее убедительных экспериментов можно отметить эксперименты из статьи, приведенной выше, которые схематически показаны на рисунке ниже.

    Эксперименты зависят от того факта, что цистеин часто может быть заменен белком вместо других аминокислот в последовательности без мутации, влияющей на функцию. Когда два цистеина расположены достаточно близко друг к другу в структуре, добавление окислителя (A ox ниже) вызовет образование дисульфидной (R-S-S-R) цистиновой связи между ними.Связь может быть разорвана и цистеины преобразованы, добавлением восстановителя.

    A ox + 2 R-SH <==> AH 2 + R-S-S-R Кроме того, F 1 может быть обратимо диссоциирован на субъединицы без разрыва дисульфидной связи, так что b-субъединица может быть удалена и добавлена ​​обратно.
    В этих экспериментах цистеин, введенный в g-субъединицу (C87S), и цистеин, введенный вместо D380 b-субъединицы посредством сайт-направленных мутаций (D380C), использовали для настройки системы таким образом, чтобы перекрестная мостик может образовываться между g- и b-субъединицами.Поскольку на комплекс приходится только один g, в каждом F 1 образовался только один из трех потенциальных поперечных мостиков. Ранее было показано, что образование поперечного мостика инактивировало фермент. Параллельно эксперименты проводились с немеченой и меченной 35 S-изотопом F 1 -АТФ-азой.
    1. DTNB был добавлен в качестве окислителя для образования -S-S- связи
    2. F 1 диссоциировали на субъединицы, и немеченую смесь смешивали в молярном соотношении 1: 1 с меченой смесью.
      При реассоциации образовывались смешанные комплексы, в которых немеченые мостиковые пары g-S-S-b были связаны с мечеными немостиковыми g- и b-субъединицами.
    3. Смесь восстанавливали для разрушения мостиков, добавляли АТФ, чтобы вызвать переворот, и мосты реформировали путем добавления окислителя.
    Когда немостиковые и мостиковые субъединицы были разделены, было обнаружено, что новые мосты образовались между немечеными b-субъединицами и мечеными g-субъединицами в соотношении, ожидаемом для механизма вращения.Контрольные эксперименты ± АТФ, Mg 2+ и т. Д. Показали, что вращение, на которое указывает перенос дисульфидной связи, требует обращения фермента.

    Рисунок, показывающий две части АТФ-синтазы с вращением g-субъединицы, приводимым в действие за счет связи с «двигателем», состоящим из c-субъединиц F O . C-субъединицы образуют комплекс, который перемещается в мембране относительно α-субъединицы F O . Идея, предложенная Wolgang Junge (щелкните здесь, чтобы увидеть модель), заключается в том, что a-субъединица обеспечивает порт для входа протонов из P-фазы и порт для выхода в N-фазу.Когда протон входит через порт P-фазы, он нейтрализует консервативный кислотный остаток в спиральной шпильке c-субъединицы. Только в этой нейтральной форме (анимация с домашней страницы Hongyun Wang) с-субъединица может вращаться в сторону от ассоциации с а-субъединицей. Вращение приводит нейтральную с-субъединицу к выходному порту, позволяя ей терять протон и связываться с комплексом а-субъединицы. Последовательные протонирования позволяют комплексу c-субъединицы вращаться на 1 / n x 360 o для каждого протона, где n - стехиометрия c-субъединицы на АТФ-синтазу (9-12).Поскольку полное вращение приводит к синтезу АТФ в каждом из 3 каталитических центров, для каждого АТФ требуется 3 или 4 H + - найденная стехиометрия. DCCD (см. Выше) блокирует механизм, действуя как ковалентный «гаечный ключ», блокируя работу при привязке к любой одиночной c-субъединице.
    Нажмите здесь, чтобы увидеть анимацию всего механизма .

    Приставка к Ф

    О . Эксперименты лаборатории Капальди, использующие инженерное размещение остатков цистеина для изучения соседства субъединиц посредством образования дисульфидных мостиков, предполагают, что b-субъединицы вместе с d-субъединицей F 1 образуют статор, прикрепленный к верхнему краю. "b-субъединицы, которая препятствует перемещению a, b-кольца.Е-субъединица может быть присоединена к g-, c-, a- или b-субъединицам. Предположительно, он меняет свое крепление к a, b-кольцу, чтобы позволить вращение относительно g, которое теперь является установленной частью механизма.
    Рисунок, показывающий расположение подблоков, которые соединяют секцию F 1 с секцией F O . Обратите внимание, что основа АТФ-синтазы теперь стала двумя ножками, одна центральная, состоящая из е- и g-субъединиц, связанных с комплексом с-субъединиц, а другая периферическая, состоящая из d- и b-субъединиц.Почему этот второй стебель не виден на изображениях, полученных с помощью электронной микроскопии? Капальди предполагает, что причина заключается в усреднении, которое необходимо для получения изображений высокого качества. Симметричные структуры, такие как a, b-кольцо и центральный стержень, будут способствовать усреднению, но асимметричные структуры, такие как периферический стержень, будут «усреднены» из изображения, если не будут приняты особые меры для выбора изображений с такой особенностью в фиксированная ориентация.

    Эволюция F

    1 АТФаза

    Состав дрожжей F

    1 F O комплекс Уокер и его коллеги недавно решили структуру кристаллов, содержащих более полный комплекс АТФ-синтазы из митохондрий дрожжей.Хотя белок содержал полный набор субъединиц, некоторые из них диссоциировали при кристаллизации, и осталась только c-субъединица F 0 . Тем не менее, модель показывает организацию протеолипидов, DCCD-связывающих субъединиц (соответствующих c-субъединицам E. coli ). Они расположены в виде кольца, как в механизме Юнге.

    Abstract: Аденозинтрифосфат (АТФ) синтаза содержит роторный двигатель, участвующий в преобразовании биологической энергии.Его встроенный в мембрану сектор F 0 имеет генератор вращения, подпитываемый протонно-движущей силой, который обеспечивает энергию, необходимую для синтеза АТФ доменом F 1 . Карта электронной плотности, полученная из кристаллов субкомплекса дрожжевой митохондриальной АТФ-синтазы, показывает кольцо из 10 субъединиц с. Каждая с-субъединица образует а-спиральную шпильку. Межспиральные петли из шести-семи c-субъединиц находятся в тесном контакте с g- и d-субъединицами центрального стебля. Обширный контакт между кольцом c и ножкой предполагает, что они могут вращаться как ансамбль во время катализа.
    Краткое руководство Chime по структуре дрожжей F 1 F 0 , основанное на модели Ca-скелета.

    Однако большой сюрприз вызывает подсчет, который показывает 10 субъединиц. В механизме вращения с целочисленной стехиометрией для H + / ATP ожидалось, что количество c-субъединиц будет делиться на 3, стехиометрия a, b-пар в F 1 даст либо 9 (для n = 3) или 12 (для n = 4).

    Еще одним сюрпризом стала работа Норберта Денчера и Андреаса Энгеля, которые использовали атомно-силовую микроскопию (АСМ) для изучения структуры субъединиц, эквивалентных с-субъединице из хлоропласта F 0 (субъединица-III), восстановленного в белковые массивы. , которые самоорганизуются в кольцевые структуры.Здесь количество c-субъединиц в кольце 14.

    Обозначения: Олигомеры субъединицы III хлоропластной АТФ-синтазы, визуализированные в 25 мМ MgCl2, 10 мМ Tris-HCl, pH 7,8, при комнатной температуре с использованием атомно-силовой микроскопии (Nanoscope III, Digital Instruments) 11. Вверху отчетливые широкое и узкое кольца представляют две поверхности олигомера субъединицы IIIx; средние широкие концы олигомера, показывающие 14 субъединиц-III; низ, узкие концы олигомера. Полный диапазон уровней серого на этих топограммах составлял 2 нм.

    Взятые за чистую монету, эти два набора данных предполагают, что:

    1. Стехиометрия H + / АТФ не является фиксированной, но изменяется в зависимости от системы (как предполагалось на основании различных стехиометрий, обнаруженных для хлоропластов и митохондрий с помощью обычных измерений. ).
    2. Стехиометрия не является цельной.
    Будет интересно проследить за дальнейшим развитием этого направления. Самые последние результаты исследований АСМ, проведенных группой Энгеля в сотрудничестве с Димротом, предполагают, что по крайней мере один вид бактерий имеет промежуточное количество c-субъединиц - 11 c-субъединиц в кольце F 0 Ilyobacter tartaricus .
    Список литературы
    Сток, Д., Лесли, A.G.W. и Уокер, Дж. Э. (1999) Молекулярная архитектура роторного двигателя в АТФ-синтазе. Наука 286, 1700–1705
    Зелерт, Х., Поэтч, А., Денчер, Н.А., Энгель, А., Штальберг, Х. и Мллер, Д.Дж. (2000) Протонная турбина заводского двигателя. Природа (Лондон) 405, 418-419
    Stahlberg, H., Muller, DJ, Suda, K., Fotiadis, D., Engel, A., Meier, T., Matthey, U. and Dimroth, P. (2001) Бактериальная Na + -АТФ-синтаза имеет безкамерный ротор.EMBO Reports 2, 229-233


    © Авторское право 1996, Энтони Крофтс, Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн, [email protected]

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Биология митохондриальных разобщающих белков

Abstract

Несцепляющиеся белки (UCP) - это митохондриальные переносчики, присутствующие во внутренней мембране митохондрий. Они встречаются у всех млекопитающих и у растений.Они принадлежат к семейству анионных митохондриальных переносчиков, включая переносчики адениновых нуклеотидов. Термин «разобщающий белок» первоначально использовался для UCP1, который уникально присутствует в митохондриях коричневых адипоцитов, термогенных клетках, которые поддерживают температуру тела у мелких грызунов. В этих клетках UCP1 действует как переносчик протонов, активируемый свободными жирными кислотами, и создает шунт между комплексами дыхательной цепи и АТФ-синтазой. Активация UCP1 усиливает дыхание, и процесс разобщения приводит к бесполезному циклу и рассеиванию энергии окисления в виде тепла.UCP2 широко распространен и высоко экспрессируется в лимфоидной системе, макрофагах и островках поджелудочной железы. UCP3 в основном экспрессируется в скелетных мышцах. По сравнению с установленной разобщающей и термогенной активностями UCP1, UCP2 и UCP3, по-видимому, участвуют в ограничении уровней свободных радикалов в клетках, а не в физиологическом разобщении и термогенезе. Более того, UCP2 является регулятором секреции инсулина, а UCP3 участвует в метаболизме жирных кислот.

Митохондрии - клеточные органеллы, в которых происходит дыхание.Они содержат два отсека, ограниченные внутренней и внешней мембранами. Наружная мембрана проницаема для небольших метаболитов, тогда как проницаемость внутренней мембраны контролируется для поддержания высокого электрохимического градиента, создаваемого митохондриальной дыхательной цепью, который необходим для сохранения энергии и синтеза АТФ в митохондриях. Внутренняя мембрана транспортирует анионные субстраты, такие как АДФ, АТФ, фосфат, оксоглутарат, цитрат, глутамат и малат. В митохондриях также происходят реакции цикла лимонной кислоты, окисления жирных кислот и нескольких стадий синтеза мочевины и глюконеогенеза.Энергия, производимая митохондриальным дыханием, используется для синтеза АТФ по сложному механизму, называемому «окислительное фосфорилирование». Помимо окислительного фосфорилирования и метаболических путей, митохондрии участвуют в термогенезе, производстве радикалов, гомеостазе кальция, синтезе белка и апоптозе. Хотя дыхание связано с фосфорилированием АДФ, это соединение не совсем идеально и может быть частично или очень частично ослабленным. Несцепляющиеся белки (UCP) представляют собой особые митохондриальные переносчики внутренней мембраны, которые, по-видимому, контролируют уровень дыхательного сопряжения.За последние несколько лет было опубликовано несколько обзоров, посвященных UCP (1–14). Эта статья представляет собой попытку обобщить признанные, а также предполагаемые биологические функции UCP.

БИОЛОГИЯ РАЗЪЕДИНЕНИЯ ДЫХАНИЯ

Давно известно, что дыхание и синтез митохондриального АТФ связаны. Наблюдение, что снижение утилизации АТФ ингибирует потребление кислорода и что частота дыхания увеличивается, когда митохондрии синтезируют больше АТФ, привело к концепции контроля дыхания путем фосфорилирования АДФ.Фактически, существует связь между синтезом АТФ в митохондриях и потребностями клеток в АТФ посредством механизма обратной связи, контролирующего синтез АТФ, индуцированный дыханием митохондрий. После плодотворного предложения, сделанного Питером Митчеллом (хемиосмотическая теория), было продемонстрировано, что митохондриальный электрохимический протонный градиент, генерируемый при прохождении электронов по дыхательной цепи, является основным источником клеточного синтеза АТФ. Дыхательная цепь митохондрий состоит из пяти комплексов. Комплексы I, III и IV перекачивают протоны за пределы внутренней мембраны во время повторного окисления коферментов и генерируют протонный градиент, который потребляется комплексом V, который катализирует синтез АТФ (рис.1). Помимо повторного входа протонов через АТФ-синтазу, утечка протонов представляет собой еще один механизм, потребляющий митохондриальный протонный градиент. Теория Митчелла предсказывала, что любая утечка протонов, не связанная с синтезом АТФ, вызовет разобщение дыхания и термогенеза. Хорошо известным примером такого разобщения дыхания с фосфорилированием АДФ является митохондриальный разобщающий белок коричневых адипоцитов (UCP1), который рассеивает энергию окисления субстрата в виде тепла (15–18).Помимо адаптивного термогенеза, разъединение дыхания обеспечивает непрерывное повторное окисление коферментов, которые необходимы для метаболических путей. Фактически, частичное разъединение дыхания предотвращает чрезмерное повышение уровня АТФ, которое может тормозить дыхание.

РАЗЪЕДИНЯЮЩИЕ БЕЛКИ

История.

Морфологи и физиологи определили коричневую жировую ткань как особую форму жировой ткани у спящих и мелких млекопитающих и наблюдали ее термогенную активность у младенцев при рождении, грызунов, подвергшихся холоду, и спящих во время пробуждения (15–17).Коричневые адипоциты отличаются от белых адипоцитов прямой симпатической иннервацией, центральным ядром, множеством капель триглицеридов и многочисленными митохондриями. Оригинальные исследования изолированных митохондрий бурого жира показали повышенную частоту дыхания и несвязанное дыхание, не контролируемое АДФ. Быстрое дыхание, не связанное с синтезом АТФ, представляет собой мощный термогенный процесс. Было также установлено, что активация коричневых адипоцитов норэпинефрином немедленно сопровождалась усилением дыхания и производства тепла, заметным увеличением кровотока и эвакуацией нагретой крови в область мозга и сердца.Оказалось, что жирные кислоты, генерируемые стимулированным липолизом, непосредственно активируют специфический протонный путь, не связанный с фосфорилированием АДФ во внутренней митохондриальной мембране. Белок, объясняющий этот протонный путь, был идентифицирован как UCP 33 кДа (15–18). Митохондриальный UCP бурого жира уникален для коричневых адипоцитов. Содержание UCP отражает термогенную активность отложений бурого жира: повышенная термогенная способность бурого жира крыс, адаптированных к холоду, соответствует увеличению UCP в митохондриях.Снижение термогенной способности бурого жира в постнатальном развитии у многих млекопитающих сопровождается снижением содержания UCP. UCP бурого жира принадлежит к семейству анионных переносчиков, присутствующих во внутренней мембране митохондрий. Подобно митохондриальным переносчикам аденин-нуклеотидов, фосфатному носителю или цитратному носителю, UCP имеет трехкратную структуру, и каждый третий состоит из двух трансмембранных доменов, соединенных более гидрофильным доменом (рис. 2).

UCP2, UCP3, UCP птиц, UCP растений и другие белки, родственные UCP1.

Совсем недавно кДНК, кодирующие гомологи UCP бурого жира, были выделены и названы UCP2 и UCP3, тогда как UCP коричневых адипоцитов был переименован в UCP1. UCP2 и UCP3 имеют 72 и 57% идентичности аминокислот по отношению к UCP1, соответственно (19-23). UCP2 и UCP3 являются соседними генами на хромосоме 11 человека и хромосоме 7 мыши. В то время как UCP1 обнаруживается только в коричневых адипоцитах, UCP2 присутствует во многих органах и типах клеток, а UCP3 преимущественно экспрессируется в скелетных мышцах. Распределение этих новых UCPs в тканях предполагает другую роль, помимо адаптивного термогенеза.Сразу после открытия UCP2 и UCP3 кДНК UCP была выделена из картофеля (24). Это открытие последовало за функциональными данными, предполагающими присутствие UCP в растениях, грибах и простейших. Идентификация UCP растения показала, что UCP образуют древнее и сохранившееся семейство. UCP был также идентифицирован в скелетных мышцах курицы (25). Другой предполагаемый митохондриальный носитель, более далекий от UCPs, был идентифицирован и, возможно, неуклюже, назван UCP4. Митохондриальный носитель мозга, обозначаемый как BMCP1, также был переименован другими в UCP5.Ledesma et al. (14) перечислили 45 генов, кодирующих членов семейства UCP, и предложили классификацию на шесть семейств. Следующее описание ролей UCPs будет относиться только к UCP1, UCP2 и UCP3 млекопитающих (Таблица 1).

УСТАНОВЛЕННЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ РОЛИ UCPs

UCP1, переносчик митохондриальной мембраны, необходимый для неподвижного термогенеза и контроля температуры тела.

До открытия UCP2, UCP3 и растительного UCP в 1997 году бурый жир UCP (UCP1) представлял собой очень специфический тип белка.UCP1 уникально присутствует в коричневых адипоцитах, и его функция заключается в создании активируемого жирными кислотами разобщения дыхания. UCP1 экспрессируется на очень высоком уровне в коричневых адипоцитах, где он может составлять до 4% общего белка и 8% митохондриального белка. Причина, по которой UCP1 присутствует на высоком уровне, неизвестна, но это предполагает, что быстрое и полное разъединение дыхания, ведущее к заметному термогенезу, требует большого количества молекул UCP1, при этом активность каждой молекулы, вероятно, будет слабой.Физиологические, фармакологические, биохимические и генетические исследования установили роль UCP1 в разделении дыхания и адаптивного термогенеза. Холодное воздействие на грызунов - наиболее наглядный способ индукции UCP1. Это зависит от многих гормонов, таких как гормоны щитовидной железы, но многие исследования, основанные на использовании препаратов, активирующих β 3 -адренорецепторы и другие адренорецепторы, подтвердили, что симпатическая нервная система была основным триггером активации и индукции UCP1 (15-17) .Либо исследования восстановления активности UCP1 в липосомах, либо эктопическая экспрессия UCP1 в дрожжах, клетках млекопитающих или трансгенных животных подтвердили активность UCP1 по разобщению дыхания (1,18,26,27). Наконец, прерывание мышиного гена Ucp1 с помощью гомологичной рекомбинации доказало, что UCP1 был истинным эффектором адаптивного термогенеза у мышей, подвергшихся воздействию холода (28).

Разъединяющая активность UCP1 объясняется его способностью переносить протоны, в частности, когда жирные кислоты связываются с белком.Вопрос о каталитической активности UCP1 все еще обсуждается между теми, кто считает, что UCP1 является чистым переносчиком протонов, активируемым жирными кислотами, и другими, кто считает, что UCP1 опосредует индуцированное жирными кислотами разобщение за счет транс-бислойного движения (флип-флоп) протонированная жирная кислота из цитозоля к матричной поверхности внутренней мембраны с последующим возвращением анионной формы на цитозольную сторону (1,14,18).

UCP2 и UCP3 отличаются от UCP1: они не вносят вклад в адаптивный термогенез, но могут участвовать в скорости метаболизма в состоянии покоя.

Клонирование кДНК, потенциально кодирующих белки, гомологичные UCP бурого жира, побудило их первооткрывателей назвать их UCP2 и UCP3. Эта терминология могла быть неуклюжей, потому что предполагалось, что UCP2 и UCP3 были функционально подобны UCP1 бурого жира, как с точки зрения разделения дыхания, так и регуляторного термогенеза. В соответствии с такими предположениями, активность транспорта протонов UCP2 или UCP3 наблюдалась во время экспериментов по восстановлению (29). Более того, UCP2 и UCP3, экспрессируемые в клетках дрожжей или млекопитающих, могут отделить дыхание от синтеза АТФ (5,14,30).Однако такое разобщение обычно получали, когда UCP2 или UCP3 экспрессировались на гораздо более высоком уровне, чем измеренный в тканях. Кроме того, разобщение не ингибировалось пуриновыми нуклеотидами, как для UCP1. Хотя эти данные свидетельствуют в пользу разобщающей активности этих новых UCP, мыши, обнуленные для Ucp2 или Ucp3 , поддерживают температуру своего тела в холодной среде. Следовательно, в отличие от UCP1, UCP2 и UCP3 не участвуют в индуцированном холодом термогенезе.Однако возможность того, что эти новые UCP участвуют в базальном термогенезе, была подтверждена генетическими исследованиями людей, показавшими, что полиморфизм анонимных маркеров, охватывающих локус UCP2-UCP3, был сильно генетически связан со скоростью метаболизма в покое (31). Точно так же полиморфизмы в кодирующей области гена Ucp2 были рассчитаны как связанные с уровнем расхода энергии во время сна (32). Эти данные могут быть связаны с тем фактом, что утечка базальных протонов во внутреннюю мембрану митохондрий связана со скоростью метаболизма в состоянии покоя в большинстве тканей (33).

UCP2 и UCP3 ограничивают уровень активных форм кислорода.

Дыхание связано с образованием активных форм кислорода (АФК), потому что молекула кислорода способна принимать дополнительный электрон для создания супероксид-иона, более реактивной формы кислорода (34). Митохондрии могут производить большую часть всех АФК, производимых в клетках. Это связано с активностью респираторных комплексов I и III, а также с убисемихиноном, образующимся в ходе реакций транспорта электронов в дыхательной цепи.Известно, что мягкое разобщение дыхания снижает образование митохондриальных АФК комплексами I и III. Объяснение контроля производства АФК за счет разобщения дыхания состоит в том, что образование АФК зависит от митохондриального протонного градиента и митохондриального потенциала. В частности, Скулачев (35) предположил, что жирные кислоты могут предотвращать увеличение митохондриального электрохимического градиента и, таким образом, уменьшать генерацию АФК. Другими словами, легкое разобщение дыхания может участвовать в антиоксидантной защите, а UCP могут быть эффекторами такого механизма защиты.

В соответствии с таким предложением, первые сообщения о мышах с нокаутом Ucp3 или Ucp2 относились к стимулированной продукции ROS. Видаль-Пуч и др. (36) наблюдали повышенную продукцию ROS в скелетных мышцах Ucp3 - / - мышей. Когда Арсеньевич и др. (37) изолировали мышей Ucp2 - / - , они не смогли наблюдать ожидаемого увеличения содержания жира в организме (19). Зная, что UCP2 экспрессируется на высоком уровне в макрофагах, они протестировали способность макрофагов от нулевых мышей уничтожать паразитов и обнаружили, что делеция гена Ucp2 заметно усиливает микробицидную активность макрофагов с повышенной активностью макрофаги связаны с повышенным уровнем АФК.Эти данные, подтвержденные другими исследованиями, подтверждают существование разобщающей активности в UCP2, определяя его как белок, предназначенный для ограничения ROS (2). Остается исследовать, указывает ли гиперактивность макрофагов мышей Ucp2 - / - на то, что UCP2 играет роль в естественном врожденном иммунитете.

Роль UCP2 в контроле секреции инсулина.

В первоначальном описании UCP2 упоминалось, что мРНК UCP2 присутствует в поджелудочной железе и что ген Ucp2 был связан с гиперинсулинемией (19).Экспрессия гена Ucp2 была подтверждена в островках поджелудочной железы и β-клетках поджелудочной железы. Поскольку известно, что соотношение АТФ / АДФ контролирует секрецию инсулина, можно предположить, что инактивация митохондриального разобщителя может увеличить это соотношение и активировать индуцированную глюкозой секрецию инсулина. В соответствии с этим предположением было обнаружено, что сверхэкспрессия UCP2 в клетках поджелудочной железы притупляет индуцированную глюкозой секрецию инсулина (38). Кроме того, Zhang et al. (39) измерили повышенный уровень АТФ и чистое увеличение индуцированной глюкозой секреции инсулина в островках мышей Ucp2 - / - .Эти данные подтвердили разобщающую активность UCP2 и установили его роль как негативного регулятора секреции инсулина.

UCP2 и UCP3 регулируют метаболизм жирных кислот.

UCP2 и UCP3 экспрессируются в нескольких типах клеток, участвующих в промежуточном метаболизме и, в частности, в метаболизме жирных кислот: жировых клетках, скелетных мышцах и макрофагах. Во многих сообщениях описаны значительные изменения в экспрессии UCP2 и / или UCP3 в ситуациях, которые, как известно, изменяют уровень свободных жирных кислот в крови или интенсивность окисления жирных кислот, таких как голодание, диета с высоким содержанием липидов, липидная инфузия и непродолжительное время. - или длительные упражнения.Некоторые данные, такие как индукция мРНК UCP3 в скелетных мышцах животных или людей во время голодания, не согласуются с разобщающей активностью и активностью рассеивания энергии этого нового UCP, потому что трудно понять, почему организмы должны привлекать энергию. система рассеивания при голодании. Парадигма индукции разобщителя во время голодания сильно обсуждалась. Было высказано предположение, что функция UCP2 и UCP3 заключается в экспорте анионов жирных кислот за пределы митохондриального матрикса, когда внутри митохондрий находится большой избыток жирных кислот (40).Фактически, это согласуется с гипотезой Гарлида и Ябурека (1) о том, что все UCP функционируют как переносчики анионов жирных кислот после спонтанного проникновения протонированной жирной кислоты в матрицу.

Впечатляющие данные были получены при анализе трансгенных мышей со сверхэкспрессией UCP3 в их скелетных мышцах (41). Эти мыши худые и сопротивляются ожирению и диабету, вызванным диетой. Не было полностью продемонстрировано, являются ли эти эффекты прямым результатом активации разобщения дыхания.Однако вывод из этого исследования заключался в том, что UCP3, экспрессируемый на высоком уровне в скелетных мышцах, представляет собой механизм рассеивания энергии и мишень для соединений против ожирения. Соглашаясь с таким выводом, Harper et al. (40) измерили снижение утечки митохондриальных протонов, связанное со снижением уровня UCP3 в скелетных мышцах у женщин с ожирением, устойчивых к диете. Эти данные, а также генетические исследования (42) убедительно свидетельствуют о том, что UCP3 может участвовать в окислении жира и регуляции содержания жира.

ПУТАТИВНАЯ РОЛЬ ДЛЯ UCPs

Термогенез и катаболизм, индуцированный гормонами щитовидной железы.

Учитывая, что новые UCP вносят вклад в базальную протонную проводимость митохондрий, и зная, что такая базальная проводимость положительно регулируется гормонами щитовидной железы, несколько исследователей проанализировали влияние статуса щитовидной железы на уровень экспрессии UCP2 и UCP3. Оказалось, что экспрессия UCP3 была значительно активирована у животных с гипертиреозом, и De Lange et al.(43) предположили, что этот UCP является эффектором митохондриального термогенеза в скелетных мышцах. Противоречивые данные были получены относительно контроля экспрессии UCP2 или UCP3 цитокинами или эндотоксинами и их влияния на лихорадку. В частности, у пациентов с аденокарциномой желудочно-кишечного тракта наблюдалось повышение уровня мРНК UCP3 в мышцах; такое повышение может увеличить расход энергии и способствовать катаболизму тканей (44).

Защита от свободных радикалов и дегенеративных процессов: защитная роль UCP2 при атеросклерозе.

Несколько независимых исследований подтвердили роль UCP в защите от окислителей (2,36,37,45). Ген Ucp2 индуцируется в лимфоцитах, чувствительных к апоптозу после облучения (46), в клетках HeLa во время онкоза (47), в спинном мозге мышей во время экспериментального аутоиммунного энцефалита (48) и в слюнных железах мышей модели Синдром Шегрена (49). Неизвестно, опосредованы ли такие эффекты чистой разобщающей активностью UCP2 или его способностью подавлять АФК и радикалы.Поскольку UCP2 присутствует в клетках, таких как макрофаги, которые важны для развития атеросклероза, и поскольку ROS участвуют в образовании бляшек и артериальном воспалении, влияние UCP2 на развитие атеросклероза было протестировано на мышах. Облученным мышам с дефицитом рецептора ЛПНП трансплантировали костный мозг от мышей Ucp2 - / - или Ucp2 + / + мышей перед тем, как их скармливали атерогенной диетой. Используя эту процедуру, Blanc et al.(50) наблюдали, что у пересаженных мышей Ucp2 - / - по сравнению с контрольными мышами с трансплантированными Ucp2 + / + наблюдалось заметное увеличение размера атеросклеротического поражения в грудной аорте, а также в синусе аорты. Эти данные предполагают, что UCP2 защищает от атеросклероза, причем такой эффект связан с ограничением АФК в клетках.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ

UCP образуют небольшое семейство белков, принадлежащих к большому семейству анионных митохондриальных транспортеров.UCP1 хорошо охарактеризован: он работает как регулируемый разобщитель в коричневых адипоцитах и ​​контролирует выработку тепла. UCP2 и UCP3, вероятно, являются предками UCP1, и их функции еще не полностью изучены. Можно предположить, что предковые функции UCPs заключались не в том, чтобы сильно разъединять дыхание, как UCP1, а скорее в облегчении адаптации клеток к молекулам кислорода посредством мягкого разъединения дыхания, тем самым ограничивая продукцию ROS. UCP1 может быть единственным UCP, вызывающим заметное разъединение дыхания, связанное с регуляторным термогенезом.UCP2, по-видимому, участвует в ограничении ROS в макрофагах и других клетках и может иметь важное значение для устойчивости к дегенеративным процессам. Возможная роль UCP2 в нейропротекции требует исследования, поскольку защитная роль UCP2 при повреждении головного мозга была описана у трансгенных мышей со сверхэкспрессией UCP2 (51,52). Интересен анализ микросателлитных маркеров в локусе UCP2 / UCP3 на хромосоме g11 человека, выявляющий связь с нервной анорексией (53). UCP2 и UCP3 участвуют в регуляции метаболизма.UCP2 подавляет секрецию инсулина и может контролировать отложение жира. UCP3, вероятно, участвует в метаболизме жирных кислот в скелетных мышцах, но это еще предстоит выяснить (54). Особый момент - это вопрос о природных лигандах и регуляторах различных UCP. Нуклеотиды, жирные кислоты, хиноны и супероксид могут ингибировать или активировать определенные UCP, но это обсуждается (18,55,56). Безусловно, необходимо оценить физиологическое значение этих регуляторов. Наконец, точные функции новых UCP будут прояснены, когда будет выяснена их точная транспортная деятельность.

РИС. 1.

Митохондриальный протонный градиент, генерируемый комплексами дыхательной цепи, используется F 0 -F 1 -АТФ-синтаза для фосфорилирования АДФ. Другой механизм, потребляющий градиент и снижающий синтез АТФ, - это утечка протонов (желтая стрелка). Вхождение протонов в матрицу, не связанное с синтезом АТФ, является механизмом рассеивания энергии. Бурый жир UCP1 является примером утечки митохондриальных протонов. Cyt C, цитохром C; ΔμH + , протонный электрохимический градиент; е - , электрон; F 0 , мембранная часть АТФ-синтазы; F 1 , каталитическая часть АТФ-синтазы.

РИС. 2.

Модель UCP и аниононосителей внутренней митохондриальной мембраны. Белок состоит из шести трансмембранных доменов (номера 1–6), соединенных гидрофильными сегментами. UCP и переносчики митохондриальных анионов имеют тройную структуру, каждая третья (центральная треть выделена рамкой) состоит из двух α-спиралей и полярного домена. Звездочками указано положение концов трансмембранных доменов UCP1, идентифицированных с помощью специфических антител (работа выполнена в лаборатории авторов [3,5]).Три UCP и все переносчики анионов внутренней митохондриальной мембраны имеют одну и ту же организацию.

ТАБЛИЦА 1

Роли, приписываемые различным UCP в соответствии с экспериментальными методами. министерство исследований и Ассоциация исследований рака. М.-C.A.-G. был поддержан грантом GlaxoSmithKline, а J.M. был поддержан грантом Сервье и Министерства промышленности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Гарлид К.Д., Ябурек М.: Механизм транспорта протонов, опосредованный митохондриальными разобщающими белками. FEBS Lett438 : 10 –14,1998

  2. Diehl AM, Hoek JB: Митохондриальное разъединение: роль разобщающих белков-носителей анионов и связь с термогенезом и контролем веса «Преимущества потери контроля.” J Bioenerg Biomembr31 : 493 –505,1999

  3. Ricquier D, Miroux B, Cassard-Doulcier AM, Levi-Meyrueis C, Gelly C, Raimbault S, Bouillaud F: Вклад в идентификацию и анализ белков, разобщающих митохондрии. J Bioenerg Biomembr31 : 407 –418,1999

  4. Козак Л.П., Харпер М.Э .: Митохондриальные разобщающие белки в расходе энергии. Анну Рев Нутр20 : 339 –363,2000

  5. Ricquier D, Bouillaud F: Гомологи разобщающих белков: UCP1, UCP2, UCP3, StUCP и AtUCP.Биохим J345 : 161 –179,2000

  6. Boss O, Hagen T, Lowell BB: Разобщающие белки 2 и 3: потенциальные регуляторы митохондриального энергетического метаболизма. Диабет49 : 143 –156,2000

  7. Dulloo AG, Samec S: Разобщающие белки: играют ли они роль в регуляции массы тела? Новости Physiol Sci15 : 313 –318,2000

  8. Аргилес Дж. М., Бускетс С., Лопес-Сориано Ф. Дж .: Роль разобщающих белков в патофизиологических состояниях.Биохимия Биофиз Рес Коммуна 293 : 1145 –1152,2002

  9. Schrauwen P, Hesselink M: UCP2 и UCP3 в мышцах, контролирующих метаболизм тела. J Exp Biol205 : 2275 –2285,2002

  10. Jezek P: Возможные физиологические роли митохондриальных разобщающих белков - UCPn. Int J Biochem Cell Biol34 : 1190 –1206,2002

  11. Эрлансон-Альбертссон C: Разобщающие белки: новое семейство белков с неизвестной функцией. Nutr Neurosci5 : 1 –11,2002

  12. Argyropoulos G, Harper ME: Разделение белков и терморегуляция.J Appl Physiol92 : 2187 –2198,2002

  13. Nedergaard J, Cannon B: Плюсы и минусы предлагаемых функций. Опыт Physiol88 : 65 –84,2003

  14. Николлс Д.Г., Локк Р.М.: Термогенные механизмы в буром жире. Physiol Rev64 : 1 –64,1984

  15. Cannon B, Nedergaard J: Биохимия неэффективной ткани: коричневая жировая ткань. Очерки Biochem20 : 110 –164,1985

  16. Himms-Hagen J, Ricquier D: Коричневая жировая ткань.В Справочник ожирения. Брей Дж., Бушар К., Джеймс В., ред. Нью-Йорк, Марсель Деккер, 1998 г. , стр.415 –441

  17. Клингенберг М., Эхтай К.С.: Разобщение белков: проблемы с точки зрения биохимика. Biochim Biophys Acta1504 : 128 –143,2001

  18. Fleury C, Neverova S, Collins S, Raimbault S, Champigny O, Levi-Meyrueis C, Bouillaud F, Seldin M, Surwitt R, Ricquier D, Warden C: Uncoupling-protein- 2: новый ген, связанный с ожирением и гиперинсулинемией.Нат Генет15 : 269 –272,1997

  19. Gimeno RE, Dembski M, Weng X, Deng NH, Shyjan AW, Gimeno CJ, Iris F, Ellis SJ, Woolf F, Tartaglia LA: Клонирование и характеристика гомолога разобщающего белка: a потенциальный молекулярный медиатор термогенеза человека. Диабет46 : 900 –906,1997

  20. Vidal-Puig A, Solanes G, Grujic D, Flier JS, Lowell BB: UCP3: гомолог разобщающего белка, экспрессирующийся преимущественно и обильно в скелетных мышцах и коричневой жировой ткани.Biochem Biophys Res Commun235 : 79 –82,1997

  21. Boss O, Samec S, Paoloni-Giacobino A, Rossier C, Dulloo A, Seydoux J, Muzzin P, Giacobino JP: Разобщающий белок-3: новый член семейства митохондриальных носителей с тканеспецифическая экспрессия. FEBS Lett408 : 39 –42,1997

  22. Gong DW, He Y, Karas M, Reitman M: Разобщающий белок-3 является медиатором термогенеза, регулируемого тироидным гормоном, бета3-адренергическими агонистами и лептином.J Biol Chem272 : 24129 –24132,1997

  23. Laloi M, Klein M, Riesmeier JW, MullerRober B, Fleury C, Bouillaud F, Ricquier D: разобщающий белок, индуцированный холодами растений. Природа389 : 135 –136,1997

  24. Raimbault S, Dridi S, Denjean F, Lachuer J, Couplan E, Bouillaud F, Bordas F, Duchamp C, Taouis M, Ricquier D: разобщающий гомолог белка, предположительно участвующий в факультативной мышце термогенез у птиц. Биохим J353 : 441 –444,2001

  25. Li B, Nolte LA, Ju JS, Han DH, Coleman T., Holloszy JO, Semenkovich CF: Дыхательное разобщение скелетных мышц предотвращает ожирение, вызванное диетой, и инсулинорезистентность у мышей.Нат Мед6 : 1115 –1120,2000

  26. Couplan E, Gelly C, Goubern M, Fleury C, Quesson B, Silberberg M, Thiaudiere E, Mateo P, Lonchampt M, Levens N, de Montrion C, Ortmann S, Klaus S , Gonzalez-Barroso MD, Cassard-Doulcier AM, Ricquier D, Bigard X, Diolez P, Bouillaud F: Высокий уровень экспрессии UCP1 в мышцах трансгенных мышей избирательно влияет на мышцы в состоянии покоя и снижает содержание в них волокон IIb. J Biol Chem277 : 43079 –43088,2002

  27. Enerback S, Jacobsson A, Simpson EM, Guerra C, Yamashita H, Harper E, Kozak LP: Мыши, лишенные митохондриального разобщающего белка, чувствительны к холоду, но не страдают ожирением.Природа387 : 90 –94,1997

  28. Jaburek M, Varecha M, Gimeno RE, Dembski M, Jezek P, Tartaglia LA, Garlid KD: Транспортная функция и регуляция митохондриальных разобщающих белков 2 и 3. J Biol Chem274 : 26003 –26007,1999

  29. Rial E, Gonzalez-Barroso M, Fleury C, Iturrizaga J, Jimenez-Jimenez J, Ricquier D, Goubern M, Bouillaud F: ретиноиды активируют транспорт протонов с помощью разобщающих белков UCP1 и UCP1 . EMBO J18 : 5827 –5833,1999

  30. Bouchard C, Pérusse L, Chagnon YC, Warden C, Ricquier D: Связь между маркерами в непосредственной близости от гена разобщающего белка 2 и скорость метаболизма в покое у людей.Hum Mol Genet6 : 1887 –1889,1997

  31. Walder K, Norman RA, Hanson RL, Schrauwen P, Neverova M, Jenkinson CP, Easlick J, Warden CH, Pecqueur C, Raimbault S, Ricquier D, Silver MHK, Shuldiner AR, Соланес Г., Лоуэлл Б.Б., Чанг В.К., Лейбель Р.Л., Пратли Р., Равуссин Э.: Связь между полиморфизмом разобщающих белков (UCP2-UCP3) и энергетическим метаболизмом / ожирением у индейцев пима. Hum Mol Genet7 : 1431 –1435,1998

  32. Стюарт JA, Cadenas S, Jekabsons MB, Roussel D, Brand MD: Утечка митохондриальных протонов и разобщающие гомологи белка 1.Биохим Биофиз Акта504 : 144 –158,2001

  33. Раха С., Робинсон Б.Х .: Митохондрии, свободные радикалы кислорода, болезни и старение. TIBS25 : 502 –508,2000

  34. Скулачев В.П .: Расцепление: новые подходы к старой проблеме биоэнергетики. Биохим Биофиз Акта 1363 : 100 –124,1998

  35. Видал-Пуиг AJ, Grujic D, Zhang CY, Hagen T., Boss O, Ido Y, Szczepanik A, Wade J, Mootha V, Cortright R, Muoio DM, Lowell BB: Energy метаболизм у мышей с нокаутом гена разобщающего белка 3.J Biol Chem275 : 16258 –16266,2000

  36. Arsenijevic D, Onuma H, Pecqueur C, Raimbault S, Manning B, Miroux B, Goubern M, Alves-Guerra MC, Couplan E, Surwit R, Bouillaud F, Richard D, Collins S, Ricquier D: Мыши, лишенные разобщающего белка-2, выживают после инфекции Toxoplasma gondii: связь с производством активных форм кислорода и иммунитетом. Нат Генет26 : 435 –439,2000

  37. Saleh MC, Wheeler MB, Chan CB: Uncoupling protein-2: доказательства его функции в качестве регулятора метаболизма.Диабетология45 : 174 –187,2002

  38. Zhang C, Baffy G, Perret P, Krauss S, Peroni O, Grujic D, Hagen T, Vidal-Puig AJ, Boss O, Kim Y, Zheng XX, Wheeler MB, Shulman GI, Chan CB, Lowell BB: разобщение белка-2 негативно регулирует секрецию инсулина и является основным звеном между ожирением, дисфункцией бета-клеток и диабетом 2 типа. Ячейка105 : 745 –755,2001

  39. Harper ME, Dent R, Monemdjou S, Bezaire V, Van Wyck L, Wells G, Kavaslar GN, Gauthier A, Tesson F, McPherson R: Снижение утечки митохондриальных протонов и снижение экспрессии разобщение белка 3 в скелетных мышцах женщин с ожирением, устойчивых к диете.Сахарный диабет51 : 2459 –2466,2002

  40. Clapham C, Arch JR, Chapman H, Haynes A, Lister C, Moore GB, Piercy V, Carter SA, Lehner I, Smith SA, Beeley LJ, Godden RJ, Herrity N, Skehel M, Changani KK, Hockings PD, Reid DG, Squires SM, Hatcher J, Trail B, Latcham J, Rastan S, Harper AJ, Cadenas S, Buckingham JA, Brand MD: Мыши, сверхэкспрессирующие человеческий разобщающий белок-3 в скелетных мышцах, являются гиперфагия и худощавость. Природа406 : 415 –418,2000

  41. Lanouette CM, Giacobino JP, Perusse L, Lacaille M, Yvon C, Chagnon M, Kuhne F, Bouchard C, Muzzin P, Chagnon YC: Связь между разъединением гена белка 3 и ожирением. родственные фенотипы в Квебекском семейном исследовании.Мол Мед7 : 433 –441,2001

  42. Де Ланге П., Ланни А., Бенедуче Л., Морено М., Ломбарди А., Сильвестри Е., Гоглиа F. Разобщающий белок-3 является молекулярным детерминантом регуляции скорости метаболизма в покое щитовидной железой. гормон. Эндокринология142 : 3414 –3420,2001

  43. Collins P, Bing C, McGulloch P, Williams G: Уровни мРНК UCP-3 в мышцах у людей повышаются при потере веса, связанной с аденокарциномой желудочно-кишечного тракта. Бр Дж Рак86 : 372 –375,2002

  44. Nègre-Salvayre A, Hirtz C, Carrera G, Cazenave R, Troly M, Salvayre R, Penicaud L, Casteilla L: роль разобщающего белка-2 как регулятора митохондриального водорода образование перекиси.FASEB J11 : 809 –815,1997

  45. Voehrinher DW, Hirschberg DL, Xiao J, Lu Q, Roederer M, Lock CB, Herzenberg LA, Steinman L, Herzenberg LA: Идентификация на микрочипе генов окислительно-восстановительных и митохондриальных элементов, которые контролируют резистентность или чувствительность к апоптозу. Proc Natl Acad Sci U S A97 : 2680 –2685,2000

  46. Mills EM, Xu D, Fergusson MM, Combs CA, Xu Y, Finkel T: Регулирование клеточного онкоза путем разобщения белка 2. J Biol Chem277 : 27385 –27392,2002

  47. Ibrahim SM, Mix E, Böttcher T, Koczan D, Gold R, Rolfs A, Thiesen HJ: Профилирование экспрессии генов нервной системы при экспериментальном аутоиммунном энцефаломиелите на мышах.Мозг124 : 1927 –1938,2000

  48. Адзума Т., Такей М., Йошикава Т., Нагасуги Ю., Като М., Оцука М., Сираива Х., Сунгано С., Митамура К., Савада С., Масухо Й, Наохико С.: Идентификация кандидата гены синдрома Шегрена с использованием мышиной модели MRL / lpr синдрома Шегрена и анализа микрочипов кДНК. Иммунол Lett81 : 171 –176,2002

  49. Blanc J, Alves-Guerra MC, Esposito B, Rousset S, Gourdy P, Ricquier D, Tedgui A, Miroux B, Mallat Z: Защитная роль разобщающего белка 2 при атеросклерозе.Тираж107 : 388 –390,2003

  50. Bechmann I, Diano S, Warden CH, Bartfai T., Nitsch R, Horvath TL: Митохондриальный разобщающий белок 2 мозга (UCP2): сигнал защитного стресса при повреждении нейронов. Biochem Pharmacol64 : 363 –367,2002

  51. Horvath TL, Warden CH, Hajos M, Lombardi A, Goglia F, Diano S: Разобщающий белок 2 мозга: несвязанные митохондрии предсказывают появление тепловых синапсов в гомеостатических центрах. J Neurosci19 : 10417 –10427,1999

  52. Hu X, Murphy F, Karwautz A, Li T, Giotakis O, Treasure J, Collier DA: Анализ микросателлитных маркеров в локусе UCP2 / UCP3 на хромосоме 11q13 при нервной анорексии.Мол Психиатрия7 : 814 –814,2002

  53. Hesselink MKC, Greenhaff PL, Constantin-Teodosiu D, Hultma E, Saris WHM, Nieuwlaat R, Schaart G, Kornips E, Schrauwein P: Повышенное содержание разобщающего белка 3 не влияет на функцию митохондрий в скелетных мышцах человека in vivo. J Clin Invest111 : 479 –486,2003

  54. Echtay KS, Roussel D, St-Pierre J, Jekabsons MB, Cadenas S, Stuart JA, Harper JA, Roebuck SJ, Morrison A, Pickering S, Clapham JC, Brand MD: Superoxide активирует митохондриальные разобщающие белки.Природа415 : 96 –99,2002

  55. Couplan E, Gonzalez-Barroso MM, Alves-Guerra MC, Ricquier D, Goubern M, Bouillaud F: Нет доказательств базальной, ретиноевой или супероксидной разобщающей активности присутствующего UCP2. в митохондриях селезенки или легких. J Biol Chem277 : 26268 –26275,2002

ATP5F1B - Бета-субъединица АТФ-синтазы, митохондриальный предшественник - Homo sapiens (Human)

В этом подразделе раздела «PTM / Обработка» описывается степень транзитного пептида.

Подробнее ...

Транзитный пептид i остаток i 9004 0
Обозначение Позиция (я) Описание Действия
1–47 Митохондрия

Информация, подобранная вручную, для которой опубликованы экспериментальные данные.

Подробнее…

Ручное утверждение на основе эксперимента в i

Добавить BLAST
47

В этом подразделе раздела «PTM / Обработка» описывается протяженность полипептидной цепи в зрелом белке после процессинга или протеолитического расщепления.

Подробнее ...

Цепь i PRO_0000002443
48 - 529 Бета-субъединица АТФ-синтазы, митохондрии Добавить BLAST 482
Функциональный ключ Позиция (я) Описание Действия Графическое изображение Длина

В этом подразделе раздела PTM / Processing указывается положение и тип каждой ковалентно присоединенной группы гликанов. (моно-, ди- или полисахарид).

Подробнее ...

Гликозилирование i
106 О-связанный (GlcNAc) серин 1

В этом подразделе раздела «PTM / Обработка» указывается положение и тип каждого модифицированного остатка, за исключением липидов , < a href = "http://www.uniprot.org/manual/carbohyd"> гликаны и протеиновые перекрестные ссылки .

Дополнительно ...

Изменено остаток i
124 N6-ацетиллизин; альтернативный

Утверждение вручную, выведенное из сходства последовательностей с i

1
Модифицированный остаток i Nly 61368 сукцин;

Ручное утверждение, выведенное из сходства последовательности с i

1
Модифицированный остаток i 133 N6-ацетиллизин; альтернативный

Подтвержденная вручную информация, полученная на основе экспериментальных и расчетных данных.

Дополнительно ...

Утверждение, сделанное вручную, получено из комбинации экспериментальных и расчетных данных i

1
Модифицированный остаток i 133 N6-сукциниллизин; альтернативный

Ручное утверждение, выведенное из сходства последовательностей с i

1
Модифицированный остаток i 161 N6-ацетиллизин; альтернативный

Утверждение вручную, выведенное из сходства последовательности с i

1
Модифицированный остаток i 161 N6-сукциниллизин; альтернатива

Ручное утверждение, выведенное из сходства последовательностей с i

1
Модифицированный остаток i 198 N6-ацетиллизин

Ручное утверждение, выведенное из комбинации

экспериментальных и расчетных данных40
1
Модифицированный остаток i 259 N6-ацетиллизин; альтернативный

Ручное утверждение, выведенное из сходства последовательности с i

1
Модифицированный остаток i 259 N6-сукциниллизин; альтернативный

Ручное утверждение, выведенное из сходства последовательностей с i

1
Модифицированный остаток i 264 N6-ацетиллизин; альтернативный

Ручное утверждение, выведенное из сходства последовательности с i

1
Модифицированный остаток i 264 N6-сукциниллизин; альтернативный

Ручное утверждение, выведенное из сходства последовательностей с i

1
Модифицированный остаток i 312 Фосфотреонин

Ручное утверждение, выведенное из сходства последовательностей

13 i

Модифицированный остаток i 415 Фосфосерин

Ручное утверждение, выведенное из комбинации экспериментальных и расчетных данных i

  • Цитируется по: ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ, АНАЛИЗ ИДЕНТИФИКАЦИИ, АНАЛИЗ]. ПОМОЩЬЮ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ [МАСШТАБНЫЙ АНАЛИЗ].

  • Процитировано для: ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ [БОЛЬШОЙ МАСШТАБ АНАЛИЗ] НА SER-415 И SER-529, ИДЕНТИФИКАЦИЯ С ПОМОЩЬЮ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ [БОЛЬШОЙ МАСШТАБНЫЙ АНАЛИЗ].

1
Модифицированный остаток i 426 N6-ацетиллизин

Ручное утверждение, выведенное из комбинации экспериментальных и расчетных данных i

остаток i 433 Phosphoserine

Ручное утверждение, выведенное из сходства последовательности с i

1
Модифицированный остаток i 480 N6 сходство с i

1
Модифицированный остаток i 485 N6-ацетиллизин

Ручное утверждение, выведенное из сходства последовательностей с i

522 N6-ацетиллизин; альтернативный

Ручное утверждение, выведенное из сходства последовательности с i

1
Модифицированный остаток i 522 N6-сукциниллизин; альтернативный

Ручное утверждение, выведенное из сходства последовательности с i

1
Модифицированный остаток i 529 Фосфосерин

Ручное утверждение, выведенное из комбинации экспериментальных и компьютерных данных

39

39

39

Процитировано для: ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ [БОЛЬШОЙ МАСШТАБНЫЙ АНАЛИЗ] НА SER-415 И SER-529, ИДЕНТИФИКАЦИЯ С ПОМОЩЬЮ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ [БОЛЬШОЙ МАСШТАБНЫЙ АНАЛИЗ].

1

Регуляция митохондриального дыхания и синтеза АТФ с помощью цитохром с оксидазы

  • Abdulhag UN, Soiferman D, Schueler-Furman O, Miller C, Shaag A, Elpeleg S, Edvada A (2015) Дефицит митохондриального комплекса IV, вызванный мутированным COX6B1, связан с энцефаломиопатией, гидроцефалией и кардиомиопатией. Eur J Hum Genet 23: 159–164

    Статья CAS Google ученый

  • Abrahams JP, Leslie AGW, Walker JE (1994) Структура на 2.Разрешение 8 Å F 1 -АТФазы из митохондрий сердца крупного рогатого скота. Nature 370: 621–628

    Статья CAS Google ученый

  • Abu-Libdeh B, Douiev L, Amro S, Shahrour M, Ta-Shma A, Miller C, Elpeleg O, Saada A (2017) Мутация в гене COX4I1 связана с низким ростом, плохим набором веса и увеличением хромосомные разрывы, имитирующие анемию Фанкони. Eur J Hum Genet 25 (10): 1142–1146

    Статья CAS Google ученый

  • Acin-Perez R, Salazar E, Brosel S, Yang H, Schon EA, Manfredi G (2009) Модуляция фосфорилирования митохондриального белка с помощью растворимой аденилатциклазы улучшает дефекты цитохромоксидазы.EMBO Mol Med 1: 392–406

    Статья CAS Google ученый

  • Acin-Perez R, Gatti DL, Bai Y, Manfredi G (2011) Фосфорилирование белков и предотвращение ингибирования цитохромоксидазы АТФ: связанные механизмы регуляции энергетического метаболизма. Cell Metab 13 (6): 712–719

    Статья CAS Google ученый

  • Anthony G, Stroh A, Lottspeich F, Kadenbach B (1990) Различные изоферменты цитохрома c оксидазы экспрессируются в гладких мышцах и скелетных или сердечных мышцах крупного рогатого скота.FEBS Lett 277: 97–100

    Статья CAS Google ученый

  • Арнольд С., Каденбах Б. (1997) Дыхание клеток контролируется АТФ, аллостерическим ингибитором цитохрома c оксидазы. Eur J Biochem 249: 350–354

    Статья CAS Google ученый

  • Arnold S, Kadenbach B (1999) Внутримитохондриальные отношения АТФ / АДФ аллостерически контролируют активность цитохрома c оксидазы.FEBS Lett 443: 105–108

    Статья CAS Google ученый

  • Arnold S, Goglia F, Kadenbach B (1998) 3,5-Дийодтиронин связывается с субъединицей Va цитохрома c оксидазы и отменяет аллостерическое ингибирование дыхания АТФ. Eur J Biochem 252: 325–330

    Статья CAS Google ученый

  • Babcock GT, Wikström M (1992) Активация кислорода и сохранение энергии при клеточном дыхании.Nature 356: 301–309

    Статья CAS Google ученый

  • Balaban RS, Nemoto S, Finkel T (2005) Митохондрии, оксиданты и старение. Cell 120 (4): 483–495

    Статья CAS Google ученый

  • Balsa E, Marco R, Perales-Clemente E, Szklarczyk R, Calvo E, Landázuri MO, Enríquez JA (2012) NDUFA4 является субъединицей комплекса IV цепи переноса электронов млекопитающих.Cell Metab 16: 378–386

    Статья CAS Google ученый

  • Bender E, Kadenbach B (2000) Аллостерическое АТФ-ингибирование оксидазы цитохрома c обратимо включается с помощью цАМФ-зависимого фосфорилирования. FEBS Lett 466: 130–134

    Статья CAS Google ученый

  • Boczonadi V, Giunta M, Lane M, Tulinius M, Schara U, Horvath R (2015) Изучение роли физиологического переключателя изоформ субъединиц цитохрома c оксидазы в обратимых митохондриальных заболеваниях.Int J Biochem Cell Biol 63: 32–40

    Статья CAS Google ученый

  • Brand MD (1990) Протон просачивается через внутреннюю мембрану митохондрий. Biochim Biophys Acta 1018 (2–3): 128–133

    Статья CAS Google ученый

  • Brand MD (2005) Эффективность и пластичность митохондриальной передачи энергии. Biochem Soc Trans 33 (Pt 5): 897–904

    Статья CAS Google ученый

  • Brand MD, Nicholls DG (2011) Оценка митохондриальной дисфункции в клетках.Biochem J 435 (2): 297–312

    Статья CAS Google ученый

  • Chance B, Williams CM (1955) Респираторные ферменты при окислительном фосфорилировании: III. Устойчивое состояние. J Biol Chem 217: 405–427

    Google ученый

  • Chang FW, Fan HC, Liu JM, Fan TP, Jing J, Yang CL, Hsu RJ (2017) Эстроген усиливает экспрессию гена переносчика нескольких лекарственных средств ABCG2, повышая лекарственную устойчивость клеток рака груди через рецепторы эстрогена.Int J Mol Sci 18 (1): 163

    Статья CAS Google ученый

  • Chen WL, Kuo KT, Chou TY, Chen CL, Wang CH, Wei YH, Wang LS (2012) Роль субъединицы Va оксидазы цитохрома c в клетках немелкоклеточной карциномы легкого: ассоциация с миграцией, вторжение и прогнозирование отдаленных метастазов. BMC Cancer 12: 273

    Статья CAS Google ученый

  • Chrétien D, Bénit P, Ha HH, Keipert S, El-Khoury R, ​​Chang YT, Jastroch M, Jacobs HT, Rustin P, Rak M (2018) Митохондрии физиологически поддерживаются при температуре, близкой к 50 ° C.PLoS Biol 16 (1): e2003992

    Статья Google ученый

  • Costa LE, Reynafarje B, Lehninger AL (1984) Стехиометрия митохондриальной транслокации H +, связанной с окислением сукцината на уровне потока. J Biol Chem 259: 4802–4811

    CAS Google ученый

  • Dalmonte ME, Forte E, Genova ML, Giuffrè A, Sarti P, Lenaz G (2009) Контроль дыхания с помощью оксидазы цитохрома c в интактных клетках: роль мембранного потенциала.J Biol Chem 284 (47): 32331–32335

    Статья CAS Google ученый

  • DiMauro S (2004) Митохондриальная медицина. Biochim Biophys Acta 1659: 107–114

    Статья CAS Google ученый

  • DiMauro S, Schon EA (2003) Митохондриальные заболевания дыхательной цепи. N Engl J Med 348 (26): 2656–2668

    Статья CAS Google ученый

  • Dobson GP, ​​Himmelreich U (2002) Дизайн сердца: шкала свободного АДФ с абсолютными митохондриальными и миофибриллярными объемами от мыши к человеку.Biochim Biophys Acta 1553: 261–267

    Статья CAS Google ученый

  • Dröse S, Brandt U (2012) Молекулярный механизм производства супероксида митохондриальной дыхательной цепью. Adv Exp Med Biol 748: 145–169

    Статья CAS Google ученый

  • Fang JK, Prabu SK, Sepuri NB, Raza H, Anandatheerthavarada HK, Galati D, Spear J, Avadhani NG (2007) Сайт-специфическое фосфорилирование цитохрома c субъединиц оксидазы I, IVi1 и Vb в сердцах кроликов, подвергнутых воздействию ишемия / реперфузия.FEBS Lett 581 (7): 1302–1310

    Статья CAS Google ученый

  • Ferguson-Miller S, Brautigan DL, Margoliash E (1978) Определение связывающих доменов цитохрома c путем химической модификации. III. Кинетика реакции карбоксидинитрофенилцитохромов c с цитохромом c оксидазой. J Biol Chem 253 (1): 149–159

    CAS Google ученый

  • Фернандес-Визарра Э., Тиранти В., Зевиани М. (2009) Сборка системы окислительного фосфорилирования у людей: что мы узнали, изучая ее дефекты.Biochim Biophys Acta 1793 (1): 200–211

    Статья CAS Google ученый

  • Follmann K, Arnold S, Ferguson-Miller S, Kadenbach B (1998) Активность оксидазы цитохрома c у эукариот, но не у прокариот, аллостерически ингибируется АТФ. Biochem Mol Biol Int 45: 1047–1055

    CAS Google ученый

  • Франк В., Каденбах Б. (1996) Регулирование H + / e- стехиометрии цитохрома c оксидазы из сердца крупного рогатого скота с помощью интралипосомных соотношений АТФ / АДФ.FEBS Lett 382: 121–124

    Статья CAS Google ученый

  • From AHL, Zimmer SD, Michurski SP, Mohanakrishnan P, Ulstad VK, Thoma WJ, Ugurbil K (1990) Регулирование скорости окислительного фосфорилирования в интактной клетке. Биохимия 29: 3731–3743

    Статья CAS Google ученый

  • Fukuda R, Zhang H, Kim J, Shimoda L, Dang CV, Semenza GL (2007) HIF-1 регулирует субъединицы цитохромоксидазы для оптимизации эффективности дыхания в гипоксических клетках.Cell 129: 111–122

    Статья CAS Google ученый

  • Gao SP, Sun HF, Jiang HL, Li LD, Hu X, Xu XE, Jin W (2015) Потеря COX5B подавляет пролиферацию и способствует старению через митохондриальную дисфункцию при раке груди. Oncotarget 6 (41): 43363–43374

    Google ученый

  • Генова М.Л., Леназ Г. (2014) Функциональная роль митохондриальных респираторных суперкомплексов.Biochim Biophys Acta 1837 (4): 427–443

    Статья CAS Google ученый

  • Генова М.Л., Леназ Г. (2015) Взаимодействие между респираторными суперкомплексами и АФК в процессе старения. Antioxid Redox Signal 23 (3): 208–238

    Статья CAS Google ученый

  • Ghezzi D, Zeviani M (2012) Факторы сборки комплексов митохондриальной дыхательной цепи человека: физиология и патофизиология.Adv Exp Med Biol 748: 65–106

    Статья CAS Google ученый

  • Goldberg A, Wildman DE, Schmidt TR, Huttemann M, Goodman M, Weiss ML, Grossman LI (2003) Адаптивная эволюция субъединицы VIII оксидазы цитохрома c у антропоидных приматов. Proc Natl Acad Sci USA 100 (10): 5873–5878

    Статья CAS Google ученый

  • Groen AK, Wanders RJA, Westerhoff HV, van der Meer R, Tager JM (1982) Количественная оценка вклада различных шагов в контроль митохондриального дыхания.J Biol Chem 257: 2754–2757

    CAS Google ученый

  • Hallmann K, Kudin AP, Zsurka G, Kornblum C, Reimann J, Stüve B, Waltz S, Hattingen E, Thiele H, Nürnberg P, Rüb C, Voos W, Kopatz J, Neumann H, Kunz WS (2016 ) Потеря мельчайшей субъединицы цитохрома c оксидазы, COX8A, вызывает синдром Ли и эпилепсию. Brain 139 (Pt 2): 338–345

    Статья Google ученый

  • Харман Д. (1972) Биологические часы: митохондрии? J Am Geriatr Soc 20: 145–147

    Статья CAS Google ученый

  • Хаяси Т, Асано И, Синтани И, Аояма Х, Киока Х, Цукамото О, Хикита М, Синдзава-Ито К., Такафудзи К., Хиго С., Като Х, Ямадзаки С., Мацуока К., Накано А, Асанума Х , Asakura M, Minamino T, Goto Y, Ogura T, Kitakaze M, Komuro I, Sakata Y, Tsukihara T, Yoshikawa S, Takashima S (2015) Higd1a является положительным регулятором оксидазы цитохрома c .Proc Natl Acad Sci USA 112 (5): 1553–1558

    Статья CAS Google ученый

  • Helling S, Hüttemann M, Ramzan R, Kim SH, Lee I, Müller T, Langenfeld E, Meyer HE, Kadenbach B, Vogt S, Marcus K (2012) Множественное фосфорилирование оксидазы цитохрома c и их функции . Протеомика 12: 950–959

    Статья CAS Google ученый

  • Herrmann PC, Gillespie JW, Charboneau L, Bichsel VE, Paweletz CP, Calvert VS, Kohn EC, Emmert-Buck MR, Liotta LA, Petricoin EF 3rd (2003) Митохондриальный протеом: измененные уровни цитохрома c субъединица оксидазы при раке простаты.Протеомика 3 (9): 1801–1810

    Статья CAS Google ученый

  • Horvat S, Beyer C, Arnold S (2006) Влияние гипоксии на структуру транскрипции изоформ субъединиц и кинетику оксидазы цитохрома c в корковых астроцитах и ​​нейронах мозжечка. J Neurochem 99 (3): 937–951

    Статья CAS Google ученый

  • Houstis N, Rosen ED, Lander ES (2006) Реактивные формы кислорода играют причинную роль во множественных формах инсулинорезистентности.Nature 440 (7086): 944–948

    Артикул CAS Google ученый

  • Hüttemann M, Kadenbach B, Grossman LI (2001) Изоформы субъединицы IV млекопитающих цитохрома c оксидазы. Gene 267: 111–123

    Статья Google ученый

  • Hüttemann M, Lee I, Pecinova A, Pecina P, Przyklenk K, Doan JW (2008) Регулирование окислительного фосфорилирования, потенциал митохондриальной мембраны и их роль в заболеваниях человека.J Bioenerg Biomembr 40: 445–456

    Статья CAS Google ученый

  • Hwang HJ, Lynn SG, Vengellur A, Saini Y, Grier EA, Ferguson-Miller SM, LaPres JJ (2015) Факторы, индуцируемые гипоксией, модулируют потребление кислорода митохондриями и регуляцию транскрипции кодируемых ядром генов цепи переноса электронов. Биохимия 54: 3739–3748

    Статья CAS Google ученый

  • Ikeda K, Shiba S, Horie-Inoue K, Shimokata K, Inoue S (2013) Стабилизирующий фактор для сборки митохондриального респираторного суперкомплекса регулирует энергетический метаболизм в мышцах.Nat Commun 4: 2147

    Статья CAS Google ученый

  • Indrieri A, van Rahden VA, Tiranti V, Morleo M, Iaconis D, Tammaro R, D'Amato I, Conte I, Maystadt I, Demuth S, Zvulunov A, Kutsche K, Zeviani M, Franco B (2012 Мутации в COX7B вызывают микрофтальмию с линейными поражениями кожи, нетрадиционное митохондриальное заболевание. Am J Hum Genet 91 (5): 942–949

    Статья CAS Google ученый

  • Ishigami I, Hikita M, Egawa T., Yeh SR, Rousseau DL (2015) Транслокация протонов в оксидазе цитохрома c : выводы из кинетики протонного обмена и колебательной спектроскопии.Biochim Biophys Acta 1847 (1): 98–108

    Статья CAS Google ученый

  • Kadenbach B (2003) Внутреннее и внешнее разобщение окислительного фосфорилирования. Biochim Biophys Acta 1604: 77–94

    Статья CAS Google ученый

  • Kadenbach B (2017) Регулирование 13-субъединицы цитохрома c у млекопитающих и связывание других белков.Роль NDUFA4. Trends Endocrin Metab 28: 761–770

    Статья CAS Google ученый

  • Каденбах Б., Арнольд С. (1999) Второй механизм контроля дыхания. FEBS Lett 447: 131–134

    Статья CAS Google ученый

  • Kadenbach B, Hüttemann M (2015) Субъединичный состав и функция цитохрома c оксидазы млекопитающих. Митохондрия 24: 64–76

    Статья CAS Google ученый

  • Kadenbach B, Ungibauer M, Jarausch J, Büge U, Kuhn-Nentwig L (1983) Сложность дыхательных комплексов.Trends Biochem Sci 8: 398–400

    Статья CAS Google ученый

  • Kadenbach B, Stroh A, Becker A, Eckerskorn C, Lottspeich F (1990) Тканевая и видоспецифическая экспрессия изоферментов цитохрома c оксидазы у позвоночных. Biochim Biophys Acta 1015: 368–372

    Статья CAS Google ученый

  • Kadenbach B, Hüttemann M, Arnold S, Lee I, Mühlenbein N, Bender E (2000) Энергетический метаболизм митохондрий регулируется с помощью ядерно-кодированных субъединиц цитохрома c оксидазы.Free Radic Biol Med 29: 211–221

    Статья CAS Google ученый

  • Каденбах Б., Рамзан Р., Вен Л., Фогт С. (2010) Новое расширение теории Митчелла для окислительного фосфорилирования в митохондриях живых организмов. Biochim Biophys Acta 1800: 205–212

    Статья CAS Google ученый

  • Каденбах Б., Рамзан Р., Фогт С. (2013) Высокая эффективность в сравнении с максимальной производительностью - причина окислительного стресса у эукариот.Гипотеза. Митохондрия 13: 1–6

    Статья CAS Google ученый

  • Kaim G, Dimroth P (1999) Синтез АТФ с помощью АТФ-синтазы F-типа обязательно зависит от трансмембранного напряжения. EMBO J 18: 4118–4127

    Статья CAS Google ученый

  • Kim SC, Sprung R, Chen Y, Xu Y, Ball H, Pei J, Cheng T, Kho Y, Xiao H, Xiao L, Grishin NV, White M, Yang XJ, Zhao Y (2006) Substrate and функциональное разнообразие ацетилирования лизина, выявленное протеомным исследованием.Mol Cell 23: 607–618

    Статья CAS Google ученый

  • Kim SE, Mori R, Komatsu T, Chiba T, Hayashi H, Park S, Sugawa MD, Dencher NA, Shimokawa I (2015) Повышение регуляции цитохрома c субъединицы оксидазы 6b1 (Cox6b1) и образование митохондриальных суперкомплексов : влияние Cox6b1 на эффект ограничения калорийности. ВОЗРАСТ 37:45

    Статья CAS Google ученый

  • Кириченко А., Выгодина Т., Мкртчян Н. М., Константинов А. (1998) Специфический сайт связывания катионов в цитохромоксидазе млекопитающих.FEBS Lett 423 (3): 329–333

    Статья CAS Google ученый

  • Klingenberg M (2008) Транспорт АДФ и АТФ в митохондриях и его носитель. Biochim Biophys Acta 1778: 1978–2021

    Статья CAS Google ученый

  • Kocha KM, Reilly K, Porplycia DSM, McDonald J, Snider T, Moyes CD (2015) Эволюция кислородной чувствительности субъединицы 4 цитохрома c оксидазы.Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 308: R305 – R320

    Артикул CAS Google ученый

  • Коршунов С.С., Скулачев В.П., Старков А.А. (1997) Высокий протонный потенциал запускает механизм производства активных форм кислорода в митохондриях. FEBS Lett 416: 15–18

    Статья CAS Google ученый

  • Lapuente-Brun E, Moreno-Loshuertos R, Acín-Pérez R, Latorre-Pellicer A, Colás C, Balsa E, Perales-Clemente E, Quirós PM, Calvo E, Rodríguez-Hernández Cruz MA, Navas P, R, Carracedo A, López-Otín C, Pérez-Martos A, Fernández-Silva P, Fernández-Vizarra E, Enríquez JA (2013) Сборка суперкомплекса определяет поток электронов в митохондриальной цепи переноса электронов.Science 340: 1567–1571

    Статья CAS Google ученый

  • Lardy HA, Wellman H (1952) Окислительное фосфорилирование: роль неорганических фосфатных и акцепторных систем в контроле скорости метаболизма. J Biol Chem 195: 215–224

    CAS Google ученый

  • Lee I, Hüttemann M (2014) Энергетический кризис: роль окислительного фосфорилирования в остром воспалении и сепсисе.Biochim Biophys Acta 1842: 1579–1586

    Статья CAS Google ученый

  • Lee I, Kadenbach B (2001) Пальмитат снижает протонную перекачку цитохрома c оксидазы печени. Eur J Biochem 268: 6329–6334

    Статья CAS Google ученый

  • Ли И., Бендер Э, Арнольд С., Каденбах Б. (2001) Мини-обзор-гипотеза. Новый контроль митохондриального мембранного потенциала и образования АФК.Biol Chem 382: 1629–1633

    Статья CAS Google ученый

  • Ли И., Бендер Э, Каденбах Б. (2002) Контроль потенциала митохондриальной мембраны и образования АФК путем обратимого фосфорилирования оксидазы цитохрома c . Mol Cell Biochem 234 (235): 63–70

    Статья Google ученый

  • Lee I, Salomon AR, Ficarro S, Mathes I, Lottspeich F, Grossman LI, Hüttemann M (2005) цАМФ-зависимое фосфорилирование тирозина субъединицы I ингибирует активность оксидазы цитохрома c .J Biol Chem 280: 6094–6100

    Статья CAS Google ученый

  • Lee SY, Jeon HM, Ju MK, Kim CH, Yoon G, Han SI, Park HG, Kang HS (2012) Передача сигналов Wnt / Snail регулирует метаболизм оксидазы цитохрома c, и глюкозы. Cancer Res 72 (14): 3607–3617

    Статья CAS Google ученый

  • Леназ Г. (2001) Митохондриальная продукция активных форм кислорода: механизмы и последствия в патологии человека.IUBMB Life 52 (3–5): 159–164

    Статья CAS Google ученый

  • Летц Ю.А., Федорчук К., Сазанов Л.А. (2016) Архитектура респираторных суперкомплексов. Nature 537 (7622): 644–648

    Артикул CAS Google ученый

  • Liko I, Degiacomi MT, Mohammed S, Yoshikawa S, Schmidt C, Robinson CV (2016) На интерфейс димера оксидазы цитохрома c крупного рогатого скота влияют локальные посттрансляционные модификации и связывание липидов.Proc Natl Acad Sci USA 113 (29): 8230–8235

    Статья CAS Google ученый

  • Lincoln AJ, Donat N, Palmer G, Prochaska LJ (2003) Сайт-специфические антитела против гидрофильных доменов субъединицы III цитохрома c оксидазы сердца крупного рогатого скота влияют на функцию фермента. Arch Biochem Biophys 416 (1): 81–91

    Статья CAS Google ученый

  • Linder D, Freund R, Kadenbach B (1995) Видоспецифическая экспрессия изоферментов цитохрома c оксидазы.Comp Biochem Physiol 112B: 461–469

    Статья CAS Google ученый

  • Little AG, Lau G, Mathers KE, Leary SC, Moyes CD (2017) Сравнительная биохимия оксидазы цитохрома c у животных. Comp Biochem Physiol B Biochem Mol Biol. https://doi.org/10.1016/j.cbpb.2017.11.005

  • Лю С.С. (1997) Создание, разделение, нацеливание и функционирование супероксида в митохондриях.Biosci Rep 17: 259–272

    Статья CAS Google ученый

  • Людвиг Б., Бендер Э, Арнольд С., Хюттеманн М., Ли И., Каденбах Б. (2001) Цитохром c оксидаза и регуляция окислительного фосфорилирования. ChemBioChem 2: 392–403

    Статья CAS Google ученый

  • Марчи С., Пинтон П. (2014) Митохондриальный унипортерный комплекс кальция: молекулярные компоненты, структура и физиопатологические последствия.J Physiol 592 (5): 829–839

    Статья CAS Google ученый

  • Massa V, Fernandez-Vizarra E, Alshahwan S, Bakhsh E, Goffrini P, Ferrero I, Mereghetti P, D'Adamo P, Gasparini P, Zeviani M (2008) Тяжелая детская энцефаломиопатия, вызванная мутацией COX6Ba1 кодируемая ядром субъединица цитохрома c оксидазы. Am J Hum Genet 82 (6): 1281–1289

    Статья CAS Google ученый

  • Merle P, Kadenbach B (1980) Субъединичный состав цитохрома c оксидазы млекопитающих.Eur J Biochem 105: 499–507

    Статья CAS Google ученый

  • Mishra N, Timilsina U, Ghimire D, Dubey RC, Gaur R (2017) Подавление экспрессии субъединицы 7A1 цитохрома c оксидазы важно для увеличения пролиферации клеток в клетках аденокарциномы. Biochem Biophys Res Commun 482 (4): 713–719

    Статья CAS Google ученый

  • Mitchell P (1961) Связь фосфорилирования с переносом электронов и водорода с помощью механизма хемиосмотического типа.Nature 191: 144–148

    Статья CAS Google ученый

  • Mitchell P (1966) Хемиосмотическое соединение при окислительном и фотосинтетическом фосфорилировании. Biol Rev 41: 445–502

    Статья CAS Google ученый

  • Murphy MP (2009) Как митохондрии производят активные формы кислорода. Biochem J 417 (1): 1–13

    Статья CAS Google ученый

  • Murphy MP, Brown GC, Brand MD (1985) Термодинамические пределы стехиометрии накачки H + митохондриальной цитохромоксидазой.FEBS Lett 187: 16–20

    Статья CAS Google ученый

  • Napiwotzki J, Kadenbach B (1998) Внемитохондриальные отношения АТФ / АДФ регулируют активность оксидазы цитохрома c посредством связывания с цитозольным доменом субъединицы IV. Biol Chem 379: 335–339

    Статья CAS Google ученый

  • Napiwotzki J, Shinzawa-Itoh K, Yoshikawa S, Kadenbach B (1997) АТФ и АДФ связываются с оксидазой цитохрома c и регулируют ее активность.Biol Chem 378: 1013–1021

    Статья CAS Google ученый

  • Nicholls DG (1974) Влияние дыхания и гидролиза АТФ на протонно-электрохимический градиент через внутреннюю мембрану митохондрий печени крысы, определяемую по распределению ионов. Eur J Biochem 50: 305–315

    Статья CAS Google ученый

  • Николлс Д.Г., Фергюсон С.Дж. (1992) Биоэнергетика, 2-е изд.Academic Press Limited, Лондон, стр. 82–87

    Google ученый

  • Oliva CR, Markert T, Gillespie GY, Griguer CE (2015) Ядерно-кодируемая субъединица 4 цитохрома c оксидазы регулирует экспрессию BMI1 и определяет пролиферативную способность глиом высокой степени злокачественности. Oncotarget 6: 4330–4344

    Артикул Google ученый

  • Palmieri F, Pierri CL (2010) Транспорт митохондриальных метаболитов.Очерки Biochem 47: 37–52

    Статья CAS Google ученый

  • Перейра М.М., Сантана М., Тейшейра М. (2001) Новый сценарий эволюции гем-медных кислородных редуктаз. Biochim Biophys Acta 1505: 185–208

    Статья CAS Google ученый

  • Pereira-da-Silva L, Sherman M, Lundin M, Baltscheffsky H (1993) Неорганический пирофосфат дает мембранный потенциал в митохондриях дрожжей, измеренный с помощью проникающего катиона тетрафенилфосфония.Arch Biochem Biophys 304 (2): 310–313

    Статья CAS Google ученый

  • Phull AR, Nasir B, Haq IU, Kim SJ (2018) Окислительный стресс, последствия и передача клеточных сигналов, опосредованная ROS, при ревматоидном артрите. Chem Biol Interact 281: 121–136

    Статья CAS Google ученый

  • Planques Y, Capitanio N, Capitanio G, De Nitto E, Villani G, Papa S (1989) Роль дополнительных субъединиц в оксидазе митохондриального цитохрома c .FEBS Lett 258 (2): 285–288

    Статья CAS Google ученый

  • Портер Р.К. (2012) Исследования функции и регуляции митохондриальных разобщающих белков. Adv Exp Med Biol 748: 171–184

    Статья CAS Google ученый

  • Potthast AB, Heuer T, Warneke SJ, Das AM (2017) Изменения сиртуинов в митохондриальном цитохроме c дефицит -оксидазы.PLoS ONE 12 (10): e0186517

    Артикул CAS Google ученый

  • Quintens R, Singh S, Lemaire K, De Bock K, Granvik M, Schraenen A, Vroegrijk IO, Costa V, Van Noten P, Lambrechts D, Lehnert S, Van Lommel L, Thorrez L, De Faudeur G, Romijn JA, Shelton JM, Scorrano L, Lijnen HR, Voshol PJ, Carmeliet P, Mammen PP, Schuit F (2013) Мыши с дефицитом гена дыхательной цепи Cox6a2 защищены от ожирения, вызванного диетой с высоким содержанием жиров, и инсулинорезистентности.PLoS ONE 8 (2): e56719

    Артикул CAS Google ученый

  • Radford NB, Wan B, Richman A, Szczepaniak LS, Li J-L, Li K, Pfeiffer K, Schägger D, Garry DJ, Moreadith RW (2002) Дисфункция сердца у мышей, лишенных субъединицы цитохром-с-оксидазы VIaH. Am J Physiol Heart Circ Physiol 282: H726 – H733

    Статья CAS Google ученый

  • Rak M, Bénit P, Chrétien D, Bouchereau J, Schiff M, El-Khoury R, ​​Tzagoloff A, Rustin P (2016) Митохондриальный цитохром c Дефицит оксидазы .Clin Sci (Lond) 130 (6): 393–407

    Статья CAS Google ученый

  • Ramzan R, Staniek K, Kadenbach B, Vogt S (2010) Митохондриальное дыхание и мембранный потенциал регулируются аллостерическим АТФ-ингибированием оксидазы цитохрома c . Biochim Biophys Acta 1797 (9): 1672–1680

    Статья CAS Google ученый

  • Ramzan R, Weber P, Kadenbach B, Vogt S (2012) Индивидуальное биохимическое поведение в сравнении с биологической устойчивостью: внимание к регуляции цитохрома c оксидазы.Adv Exp Med Biol 748: 265–281

    Статья CAS Google ученый

  • Ramzan R, Schaper AK, Weber P, Rhiel A, Siddiq MS, Vogt S (2017) Митохондриальный цитохром c Оксидаза ингибируется АТФ только при очень высоких отношениях АТФ / АДФ. Biol Chem 398 (7): 737–750

    Статья CAS Google ученый

  • Рейнафарье Б., Александр А., Дэвис П., Ленингер А.Л. (1982) Стехиометрия транслокации протонов цитохромоксидазы: использование быстро реагирующего кислородного электрода.Proc Natl Acad Sci USA 79: 7218–7222

    Статья CAS Google ученый

  • Reynafarje B, Costa LE, Lehninger AL (1986) Верхний и нижний пределы протонной стехиометрии окисления цитохрома c в митопластах печени крысы. J Biol Chem 261: 8254–8262

    CAS Google ученый

  • Rottenberg H, Covian R, Trumpower BL (2009) Мембранный потенциал значительно увеличивает образование супероксида комплексом цитохрома bc1, восстановленным в фосфолипидные везикулы.J Biol Chem 284: 19203–19210

    Статья CAS Google ученый

  • Rufini A, Niklison-Chirou MV, Inoue S, Tomasini R, Harris IS, Marino A, Federici M, Dinsdale D, Knight RA, Melino G, Mak TW (2012) Истощение TAp73 ускоряет старение за счет метаболической дисрегуляции. Genes Dev 26 (18): 2009–2014

    Статья CAS Google ученый

  • Sabharwal SS, Schumacker PT (2014) Митохондриальные АФК при раке: инициаторы, усилители или ахиллесова пята? Nat Rev Cancer 14 (11): 709–721

    Статья CAS Google ученый

  • Salje J, Ludwig B, Richter OM (2005) Действует ли третий протонпроводящий путь в бактериальной цитохромной оксидазе c ? Biochem Soc Trans 33: 829–831

    Статья CAS Google ученый

  • Samavati L, Icksoo Lee I, Mathes I, Lottspeich F, Hüttemann M (2008) Фактор некроза опухоли α ингибирует окислительное фосфорилирование посредством фосфорилирования тирозина в субъединице I цитохрома c оксидазы.J Biol Chem 283: 21134–21144

    Статья CAS Google ученый

  • Сарасте М., Пенттила Т., Викстрём М. (1981) Четвертичная структура бычьей цитохромоксидазы. Eur J Biochem 115 (2): 261–268

    Статья CAS Google ученый

  • Schiffer TA, Peleli M, Sundqvist ML, Ekblom B, Lundberg JO, Weitzberg E, Larsen FJ (2016) Контроль энергетических затрат человека с помощью субъединицы IV-2 оксидазы цитохрома c .Am J Physiol Cell Physiol 311 (3): C452 – C461

    Статья Google ученый

  • Schlerf A, Droste M, Winter M, Kadenbach B (1988) Характеристика двух разных генов (кДНК) цитохрома c оксидазной субъединицы VIa из сердца и печени крысы. EMBO J 7: 2387–2391

    Артикул CAS Google ученый

  • Schwenke W-D, Soboll S, Seitz HJ, Sies H (1981) Митохондриальные и цитозольные отношения АТФ / АДФ в печени крысы in vivo.Biochem J 200: 405–408

    Статья CAS Google ученый

  • Sedlák E, Robinson NC (2015) Дестабилизация четвертичной структуры цитохрома c оксидазы сердца крупного рогатого скота при удалении прочно связанного кардиолипина. Биохимия 54 (36): 5569–5577

    Статья CAS Google ученый

  • Semenza GI (2011) Фактор 1, индуцируемый гипоксией: регулятор митохондриального метаболизма и медиатор ишемического прекондиционирования.Biochim Biophys Acta 1813 (7): 1263–1268

    Статья CAS Google ученый

  • Semenza GL (2017) Факторы, индуцируемые гипоксией: сочетание метаболизма глюкозы и окислительно-восстановительной регуляции с индукцией фенотипа стволовых клеток рака молочной железы. EMBO J 36 (3): 252–259

    Артикул CAS Google ученый

  • Sepuri NBV, Angireddy R, Srinivasan S, Guha M, Spear J, Lu B, Anandatheerthavarada HK, Suzuki CK, Avadhani NG (2017) Митохондриальная протеаза LON-зависимая деградация цитохрома c субъединиц миокарда гипооксидазы ишемия.BBA Bioenerg 1858: 519–528

    Статья CAS Google ученый

  • Сетти О.Н., Шрагер Р.И., Бунов Б., Рейнафарье Б., Ленингер А.Л., Хендлер Р.В. (1986) Прямое измерение отношения начальной экструзии протонов к поглощению кислорода при окислении сукцината митохондриями печени крысы. Biophys J 50: 391–404

    Статья CAS Google ученый

  • Sharma V, Wikström M (2016) Роль K-канала и тирозина активного центра в каталитическом механизме цитохрома c оксидазы.Biochim Biophys Acta 1857 (8): 1111–1115

    Статья CAS Google ученый

  • Shteyer E, Saada A, Shaag A, Al-Hijawi FA, Kidess R, Revel-Vilk S, Elpeleg O (2009) Внешнесекреторная недостаточность поджелудочной железы, дизеритропоэтическая анемия и гиперостоз свода черепа вызваны мутацией в гене COX4I2. . Am J Hum Genet 84 (3): 412–417

    Статья CAS Google ученый

  • Sinkler CA, Kalpage H, Shay J, Lee I., Malek MH, Grossman LI, Hüttemann M (2017) Изоформы цитохрома c оксидазы млекопитающих, специфичные для тканей и состояния, субъединицы оксидазы : от функции к заболеванию человека.Oxid Med Cell Longev 2017: 1534056

    Статья CAS Google ученый

  • Srinivasan S, Avadhani NG (2012) Дисфункция оксидазы цитохрома c при окислительном стрессе. Free Radic Biol Med 53 (6): 1252–1263

    Статья CAS Google ученый

  • Srinivasan S, Spear J, Chandran K, Joseph J, Kalyanaraman B, Avadhani NG (2013) Митохондриальная протеинкиназа А, индуцированная окислительным стрессом, опосредует дисфункцию оксидазы цитохрома c .PLoS ONE 8 (10): e77129

    Артикул CAS Google ученый

  • Srivastava S (2017) Митохондриальные основы старения и возрастных нарушений. Гены 8 (12): 398

    Статья CAS Google ученый

  • Steverding D, Kadenbach B (1991) Влияние модификации N -этоксикарбонил-2-этокси-1,2-дигидрохинолина на транслокацию протонов и мембранный потенциал восстановленного цитохрома c оксидазная поддержка «проскальзывание протона» .J Biol Chem 266: 8097–8101

    CAS Google ученый

  • Stucki JW (1980) Оптимальная эффективность и экономическая степень сочетания окислительного фосфорилирования. Eur J Biochem 109: 269–283

    Статья CAS Google ученый

  • Sugamura K, Keaney JF Jr (2011) Реактивные формы кислорода при сердечно-сосудистых заболеваниях. Free Radic Biol Med 51 (5): 978–992

    Статья CAS Google ученый

  • Tamiya G, Makino S, Hayashi M, Abe A, Numakura C, Ueki M, Tanaka A, Ito C, Toshimori K, Ogawa N, Terashima T, Maegawa H, Yanagisawa D, Tooyama I, Tada M, Onodera O, Hayasaka K (2014) Мутация COX6A1 вызывает рецессивную аксональную или смешанную форму болезни Шарко – Мари – Тута.Am J Hum Genet 95 (3): 294–300

    Статья CAS Google ученый

  • Terada H (1990) Разъединители окислительного фосфорилирования. Environ Health Perspect 87: 213–218

    Статья CAS Google ученый

  • Тимон-Гомес А., Нивлтова Е., Абриата Л.А., Вила А.Дж., Хослер Дж., Барриентос А. (2018) Митохондриальный цитохром c Биогенез оксидазы : последние разработки.Semin Cell Dev Biol 76: 163–178. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2017.08.055

  • Tsukihara T, Aoyama H, Yamashita E, Tomizaki T, Yamaguchi H, Shinzawa-Itoh K, Nakashima R, Yaono R, Yoshikawa S (1996) Вся структура 13-субъединицы окисленного цитохрома c оксидазы 2,8 Å. Science 272: 1136–1144

    Статья CAS Google ученый

  • van den Bergh S, Slater EC (1960) Дыхательная активность и респираторный контроль саркосом, выделенных из грудной мышцы комнатной мухи.Biochim Biophys Acta 40: 176–177

    Статья Google ученый

  • Veech RL, Lawson JWR, Cornell NW, Krebs HA (1979) Цитозольный потенциал фосфорилирования. J Biol Chem 254: 6538–6547

    CAS Google ученый

  • Vidoni S, Harbour ME, Guerrero-Castillo S, Signes A, Ding S, Fearnley IM, Taylor RW, Tiranti V, Arnold S, Fernandez-Vizarra E, Zeviani M (2017) MR-1S взаимодействует с PET100 и PET117 в модульной сборке цитохрома c оксидазы человека.Cell Rep 18 (7): 1727–1738

    Артикул CAS Google ученый

  • Villani G, Attardi G (1997) Контроль дыхания in vivo с помощью оксидазы цитохрома c в человеческих клетках дикого типа и митохондриальной ДНК, несущих мутации ДНК. Proc Natl Acad Sci USA 94: 1166–1171

    Статья CAS Google ученый

  • Villani G, Greco M, Papa S, Attardi G (1998) Низкий запас цитохрома c оксидазной способности in vivo в дыхательной цепи различных типов клеток человека.J Biol Chem 273: 31829–31836

    Статья CAS Google ученый

  • Vogt S, Rhiel A, Koch V, Kadenbach B (2007) Регулирование окислительного фосфорилирования путем ингибирования его ферментных комплексов посредством обратимого фосфорилирования. Curr Enzyme Inhib 3: 189–206

    Статья CAS Google ученый

  • Вондрацкова А., Весела К., Хансикова Х., Дочекалова Д.З., Розсыпалова Е., Земан Дж., Тесарова М. (2012) Анализ плавления с высоким разрешением 15 генов у 60 пациентов с дефицитом цитохром-с-оксидазы.J Hum Genet 57: 442–448

    Статья CAS Google ученый

  • Выгодина Т.В., Мухалева Е., Азаркина Н.В., Константинов А.А. (2017) Ингибирование кальцием цитохрома c оксидазы при физиологическом ионном составе среды: значение для физиологической значимости эффекта. Biochim Biophys Acta 1858 (12): 982–990

    Статья CAS Google ученый

  • Weishaupt A, Kadenbach B (1992) Селективное удаление субъединицы VIb увеличивает активность цитохрома c оксидазы.Биохимия 31: 11477–11481

    Статья CAS Google ученый

  • Викстрём М., Саари Х.Т. (1977) Механизм сохранения и трансдукции энергии митохондриальным цитохромом c оксидазой. Biochim Biophys Acta 462 (2): 347–361

    Статья Google ученый

  • Викстрём М., Краб К., Шарма В. (2018) Активация кислорода и сохранение энергии с помощью оксидазы цитохрома c .Chem Rev 118 (5): 2469–2490. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00664

    CAS Статья Google ученый

  • Woyda-Ploszczyca AM, Jarmuszkiewicz W (2017) Консервативная регуляция митохондриальных разобщающих белков: от одноклеточных эукариот до млекопитающих. Biochim Biophys Acta 1858 (1): 21–33

    Статья CAS Google ученый

  • Wu M, Gu J, Guo R, Huang Y, Yang M (2016) Структура респираторного суперкомплекса млекопитающих I 1 III 2 IV 1 .Cell 167: 1598–1609

    Статья CAS Google ученый

  • Yang WL, Iacono L, Tang WM, Chin KV (1998) Новая функция регуляторной субъединицы протеинкиназы A: регулирование активности оксидазы цитохрома c и высвобождения цитохрома c . Биохимия 37: 14175–14180

    Статья CAS Google ученый

  • Yoshikawa S (2003) Механизм перекачки протонов оксидазы цитохрома c , который исключает сайт восстановления O 2 .FEBS Lett 555: 8–12

    Статья CAS Google ученый

  • Yoshikawa S, Shimada A (2015) Механизм реакции оксидазы цитохрома c . Chem Rev 115 (4): 1936–1989

    Статья CAS Google ученый

  • Yoshikawa S, Shinzawa-Itoh K, Nakashima R, Yaono R, Yamashita E, Inoue N, Yao M, Fei MJ, Libeu CP, Mizushima T, Yamaguchi H, Tomizaki T, Tsukihara T. (1998) Redox-coupled кристаллические структурные изменения в оксидазе цитохрома c сердца крупного рогатого скота.Science 280: 1723–1729

    Статья CAS Google ученый

  • Yoshikawa S, Muramoto K, Shinzawa-Itoh K, Aoyama H, Tsukihara T, Shimokata K, Katayama Y, Shimada H (2006) Протонный насосный механизм цитохрома коровьего сердца c оксидазы.

  • Author: alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *