A loop between transmembrane helices IX and X of subunit I of cytochrome c oxidase caps the heme a-heme a3-CuB center.
A loop between transmembrane helices IX and X of subunit I of cytochrome c oxidase caps the heme a-heme a3-CuB center.
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细胞色素 c 氧化酶亚基 I 的跨膜螺旋 IX 和 X 之间的环覆盖血红素 a-血红素 a3-CuB 中心。
DOI：
10.1021/bi00171a019
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发表时间：
1994
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Gennis,RB
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hosler,JP;Shapleigh,JP;Tecklenburg,MJ;Thomas,JW;Kim,Y;Espe,M;Fetter,J;Babcock,GT;Alben,JO;Gennis,RB
19938年11月15日收到的修订版摘要：制备了连接球形红细菌细胞色素c氧化酶亚基I的推定跨膜螺旋IX和X的膜外环的四个连续和高度保守的残基（His-411，Asp-412，Thr-413，Tyr-414）的定点突变体。对修饰后的酶进行了纯化，并通过光学、共振拉曼、FTIR和EPR光谱进行了分析。与我们最近的模型一致，其中两个血红素都连接到螺旋X的组氨酸上[Hosier，JP，et al.等人（1993）J. Bioenerg. Biomembr. 25，121-136]，这四个残基中的三个的取代引起血红素A或血红素A3的扰动。突变体Y 414 F的共振拉曼光谱表明Tyr-414不参与与血红素a甲酰基的氢键，但其改变确实导致可见光谱的a带红移5 nm，表明接近血红素a。突变体D412 N显示共振拉曼和FTIR差谱的变化，表明对血红素a3的近端连接的影响。将His-411改变为丙氨酸对氧化酶的光谱和功能特性具有相对较小的影响;然而，FTIR光谱揭示了CuB环境的改变。该残基转化为天冬酰胺强烈破坏血红素a3和CuB的环境并使酶失活。这些结果表明His-411非常靠近血红素a3-CuB口袋。我们认为这些残基形成了血红素α-血红素α 3-CuB中心的帽的一部分，因此在活性位点的结构中是重要的。
Revised Manuscript Received November 15, 19938 abstract: Site-directed mutants were prepared of four consecutive and highly conserved residues (His-411, Asp-412, Thr-413, Tyr-414) of an extramembrane loop that connects putative transmembrane helices IX and X of subunit I of Rhodobacter sphaeroides cytochrome c oxidase. The modified enzymes were purified and analyzed by optical, resonance Raman, FTIR, and EPR spectroscopies. Consistent with our recent model in which both hemes are ligated to histidines of helix X [Hosier, JP, et al.(1993) J. Bioenerg. Biomembr. 25, 121-136], substitutions for three of these four residues cause perturbations of either heme a or heme a3. Resonance Raman spectra of the mutant Y414F demonstrate that Tyr-414 does not participate in a hydrogen bond with the heme a formyl group, but its alteration does result in a 5-nm red-shift of the a-band of the visible spectrum, indicating proximity to heme a. The mutant D412N shows changes in resonance Raman and FTIR difference spectra indicative of an effect on the proximal ligation of heme a3. Changing His-411 to alanine has relatively minor effects on the spectral and functional properties of the oxidase; however, FTIR spectra reveal alterations in the environment of CuB. Conversion of this residue to asparagine strongly disrupts the environment of heme a3 and CuB and inactivates the enzyme. These results suggest that His-411 is very near the heme a3-CuB pocket. We propose that these residues form part of a cap over the heme a-heme a3-CuB center and thus are important in thestructure of the active site.
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