Multiple phosphorylations of cytochrome c oxidase and their functions.
Multiple phosphorylations of cytochrome c oxidase and their functions.
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DOI：
10.1002/pmic.201100618
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发表时间：
2012-04
期刊：
影响因子：
3.4
通讯作者：
Marcus, Katrin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Helling, Stefan;Huettemann, Maik;Ramzan, Rabia;Kim, Su Hyeon;Lee, Icksoo;Mueller, Thorsten;Langenfeld, Elmar;Meyer, Helmut E.;Kadenbach, Bernhard;Vogt, Sebastian;Marcus, Katrin
关键词：
细胞色素 c 氧化酶 (COX) 是线粒体电子传递链的末端酶，受同工酶表达、变构效应器（例如 ATP/ADP 比率）和可逆磷酸化的调节。特别令人感兴趣的是“变构 ATP 抑制”，据推测，它可以将线粒体膜电位保持在较低的健康值（< 140 mV），从而防止超氧自由基阴离子的形成，而超氧自由基阴离子与多种退行性疾病有关。有人提出，“变构 ATP 抑制”是通过 COX 的蛋白激酶 A 依赖性磷酸化来开启的。本研究的目的是确定参与 COX“变构 ATP 抑制”的磷酸化位点。我们报告了牛心脏 COX 中四个新磷酸化位点的质谱鉴定。鉴定的磷酸化位点包括亚基 II 中的 Tyr-218、亚基 Va 中的 Ser-1、亚基 Vb 中的 Ser-2 和亚基 VIIc 中的 Ser-1。除了亚基 Vb 中的 Ser-2 之外，在有或没有“变构 ATP 抑制”的酶样品中都发现了已鉴定的磷酸化位点，这使得亚基 Vb 的 Ser-2 成为实现变构调节的候选位点。因此，我们假设“变构 ATP 抑制”可能需要额外的磷酸化，并且这些位点可能很容易去磷酸化或难以通过质谱法识别。
Cytochrome c oxidase (COX), the terminal enzyme of the mitochondrial electron transport chain, is regulated by isozyme expression, allosteric effectors such as the ATP/ADP ratio, and reversible phosphorylation. Of particular interest is the ‘allosteric ATP-inhibition’, which has been hypothesized to keep the mitochondrial membrane potential at low healthy values (< 140 mV), thus preventing the formation of superoxide radical anions, which have been implicated in multiple degenerative diseases. It has been proposed that the ‘allosteric ATPinhibition’ is switched on by the protein kinase A-dependent phosphorylation of COX. The goal of this study was to identify the phosphorylation site(s) involved in the ‘allosteric ATPinhibition’ of COX. We report the mass spectrometric identification of four new phosphorylation sites in bovine heart COX. The identified phosphorylation sites include Tyr-218 in subunit II, Ser-1 in subunit Va, Ser-2 in subunit Vb, and Ser-1 in subunit VIIc. With the exeption of for Ser- 2 in subunit Vb, the identified phosphorylation sites were found in enzyme samples with and without ‘allosteric ATP inhibition’, making Ser-2 of subunit Vb a candidate site enabling allosteric regulation. We therefore hypothesize that additional phosphorylation(s) may be required for the ‘allosteric ATP-inhibition’, and that these sites may be easily dephosphorylated or difficult to identify by mass spectrometry.
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