Alternative initial proton acceptors for the D pathway of Rhodobacter sphaeroides cytochrome c oxidase.
Alternative initial proton acceptors for the D pathway of Rhodobacter sphaeroides cytochrome c oxidase.
复制标题
球形红细菌细胞色素 c 氧化酶 D 途径的替代初始质子受体。
DOI：
10.1021/bi102002v
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发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Hosler,Jonathan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Varanasi,Lakshman;Hosler,Jonathan
为了表征控制质子摄取的蛋白质结构，我们分析了含有羧基或硫醇基团的细胞色素氧化酶（CcO）的形式，与在存在和不存在亚基 III 的情况下质子转移的 D 途径的初始内部水一致。亚基 III 提供了 D 途径入口区域周围大约一半的蛋白质。 N139D/D132N 突变体在 D 途径内含有一个 6 Å 的羧基，并且缺乏正常的、表面暴露的质子受体 Asp-132。由于具有亚基III，该突变体的稳态活性很慢，但是一旦去除亚基III，其活性与缺乏亚基III的野生型CcO的活性相同(∼1800 H+/s)。因此，尽管羧基不与本体溶剂直接接触，但路径内~25%的羧基增强了质子吸收。来自溶剂的质子显然通过一小段水流移动到内部 Asp-139，通常被亚基 III 阻挡。 Cys-139 还支持快速稳态质子摄取，证明羧基以外的阴离子可以吸引质子并将其转移到 D 途径中。当 Asp-132 和 Asp/Cys-139 都存在时，亚基 III 的去除使 CcO 活性增加到高于正常 CcO 的速率，因为两个初始受体同时摄取质子。结果表明，这些 CcO 形式中 D 途径的初始质子受体环境如何决定 CcO 活性的 pH 范围，并对正常质子受体 Asp-132 的功能产生影响。
To characterize protein structures that control proton uptake, we assayed forms of cytochromecoxidase (CcO) containing a carboxyl or a thiol group in line with the initial, internal waters of the D pathway for proton transfer in the presence and absence of subunit III. Subunit III provides approximately half of the protein surrounding the entry region of the D pathway. The N139D/D132N mutant contains a carboxyl group 6 Å within the D pathway and lacks the normal, surface-exposed proton acceptor, Asp-132. With subunit III, the steady-state activity of this mutant is slow, but once subunit III is removed, its activity is the same as that of wild-type CcO lacking subunit III (∼1800 H+/s). Thus, a carboxyl group ∼25% within the pathway enhances proton uptake even though the carboxyl has no direct contact with bulk solvent. Protons from solvent apparently move to internal Asp-139 through a short file of waters, normally blocked by subunit III. Cys-139 also supports rapid steady-state proton uptake, demonstrating that an anion other than a carboxyl can attract and transfer protons into the D pathway. When both Asp-132 and Asp/Cys-139 are present, the removal of subunit III increases CcO activity to rates greater than that of normal CcO because of simultaneous proton uptake by two initial acceptors. The results show how the environment of the initial proton acceptor for the D pathway in these CcO forms dictates the pH range of CcO activity, with implications for the function of Asp-132, the normal proton acceptor.
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