Membrane-domain mutations in respiratory complex I impede catalysis but do not uncouple proton pumping from ubiquinone reduction.
Membrane-domain mutations in respiratory complex I impede catalysis but do not uncouple proton pumping from ubiquinone reduction.
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DOI：
10.1093/pnasnexus/pgac276
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发表时间：
2022-11
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Hirst, Judy
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jarman, Owen D.;Hirst, Judy
关键词：
呼吸复合物I [NADH：泛醌（UQ）氧化还原酶]捕获从NADH氧化和UQ还原释放的自由能，以泵送四个质子穿过能量转导膜并为ATP合成提供动力。复合物I中的长程能量耦合机制已从结构数据中提出，但尚未通过稳健的生物物理和生物化学分析进行评估。在这里，我们使用功能强大的细菌模型系统Paracoccus acetificans来研究膜结构域Nqo 13/ND 4亚基中关键残基的14个突变，定义催化的速率和可逆性以及每个氧化的NADH泵送的质子数。我们揭示了新的见解高度保守的带电残基在横向能量转导的作用，证实了纯粹的结构作用的Nqo 12/ND 5横向螺旋，并评估质子吸收的建议水合通道。重要的是，即使当催化作用受到损害时，酶仍然保持严格偶联（每个氧化的NADH泵送四个质子），没有证据表明逃逸循环绕过了受阻的质子泵送步骤。
Respiratory complex I [NADH:ubiquinone (UQ) oxidoreductase] captures the free energy released from NADH oxidation and UQ reduction to pump four protons across an energy-transducing membrane and power ATP synthesis. Mechanisms for long-range energy coupling in complex I have been proposed from structural data but not yet evaluated by robust biophysical and biochemical analyses. Here, we use the powerful bacterial model system Paracoccus denitrificans to investigate 14 mutations of key residues in the membrane-domain Nqo13/ND4 subunit, defining the rates and reversibility of catalysis and the number of protons pumped per NADH oxidized. We reveal new insights into the roles of highly conserved charged residues in lateral energy transduction, confirm the purely structural role of the Nqo12/ND5 transverse helix, and evaluate a proposed hydrated channel for proton uptake. Importantly, even when catalysis is compromised the enzyme remains strictly coupled (four protons are pumped per NADH oxidized), providing no evidence for escape cycles that circumvent blocked proton-pumping steps.
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影响因子：
16.6
作者：
通讯作者：
--
DOI：
10.1016/j.bbabio.2018.06.001
发表时间：
2018-09
期刊：
Biochimica et biophysica acta. Bioenergetics
影响因子：
--
作者：
Di Luca A;Mühlbauer ME;Saura P;Kaila VRI
通讯作者：
Kaila VRI
影响因子：
3.5
作者：
ESPOSTI, MD;CARELLI, V;CORTELLI, P
通讯作者：
CORTELLI, P
影响因子：
56.9
作者：
Kampjut, Domen;Sazanov, Leonid A.
通讯作者：
Sazanov, Leonid A.
DOI：
10.1074/jbc.m116.771899
发表时间：
2017-03-24
期刊：
The Journal of biological chemistry
影响因子：
--
作者：
Jones AJ;Blaza JN;Varghese F;Hirst J
通讯作者：
Hirst J