Митохондрии синтез атф: Митохондрии и преждевременное старение кожи

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

Функция

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.

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

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 .

Структура F

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 ).

F

Механизм F

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

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.

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.

Биохимический подход

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.)

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.

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.

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.

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. ↵
15. ↵

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

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

17. ↵

    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

18. ↵

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

19. ↵

    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

20. 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

21. 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

22. 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

23. ↵

    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

24. ↵

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

25. ↵

    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

26. ↵

    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

27. ↵

    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

28. ↵

    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

29. ↵

    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

30. ↵

    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

31. ↵

    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

32. ↵

    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

33. ↵

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

34. ↵

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

35. ↵

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

36. ↵

    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

37. ↵

    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

38. ↵

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

39. ↵

    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

40. ↵

    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

41. ↵

    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

42. ↵

    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

43. ↵

    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

44. ↵

    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

45. ↵

    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

46. ↵

    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

47. ↵

    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

48. ↵

    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

49. ↵

    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

50. ↵

    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

51. ↵

    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

52. ↵

    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

53. ↵

    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

54. ↵

    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

55. ↵

    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

56. ↵

    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 …

Регуляция митохондриального дыхания и синтеза АТФ с помощью цитохром с оксидазы