Cross-linking of Two β Subunits in the Closed Conformation in F1-ATPase*
Cross-linking of Two β Subunits in the Closed Conformation in F1-ATPase*
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F1-ATPase* 中两个闭合构象 β 亚基的交联
DOI：
10.1074/jbc.274.9.5701
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发表时间：
1999
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
H. Noji
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
S. Tsunoda;E. Muneyuki;T. Amano;Masasuke Yoshida;H. Noji
在线粒体F1-ATP酶的晶体结构中，结合有镁核苷酸的两个β亚基处于“闭合”构象，而没有结合核苷酸的第三个β亚基处于“开放”构象。在这种“CCO”（β-闭合β-闭合β-开放）构象状态下，两个闭合β亚基的Ile-390，即使被中间的α亚基隔开，也具有直接接触。我们用Cys替换了嗜热F1-ATP酶的α3β3γ亚复合物的等效Ile，并观察到通过二硫键形成β-β交联。对交联形成所需条件的分析表明：（i）当两个催化位点被 Mg-核苷酸填充时，F1-ATPase 呈现 CCO 构象；（ii）催化循环过程中产生具有 CCO 构象的中间体；（iii）Mg-ADP 抑制形式处于 CCO 构象；（iv）当只有一个（或没有）催化位点被填充时，F1-ATPase 处于除 CCO 之外的构象状态。由 Mg2+ 核苷酸或当催化位点被无 Mg2+ 的核苷酸填充时。含有β-β交联的α3β3γ亚复合物保留了单位点催化活性，但失去了多重催化转换的活性，表明γ亚基的旋转需要β亚基的开闭转变，但单个ATP的水解不需要。
In the crystal structure of mitochondrial F1-ATPase, two β subunits with a bound Mg-nucleotide are in “closed” conformations, whereas the third β subunit without bound nucleotide is in an “open” conformation. In this “CCO” (β-closed β-closed β-open) conformational state, Ile-390s of the two closed β subunits, even though they are separated by an intervening α subunit, have a direct contact. We replaced the equivalent Ile of the α3β3γ subcomplex of thermophilic F1-ATPase with Cys and observed the formation of the β-β cross-link through a disulfide bond. The analysis of conditions required for the cross-link formation indicates that: (i) F1-ATPase takes the CCO conformation when two catalytic sites are filled with Mg-nucleotide, (ii) intermediate(s) with the CCO conformation are generated during catalytic cycle, (iii) the Mg-ADP inhibited form is in the CCO conformation, and (iv) F1-ATPase dwells in conformational state(s) other than CCO when only one (or none) of catalytic sites is filled by Mg-nucleotide or when catalytic sites are filled by Mg2+-free nucleotide. The α3β3γ subcomplex containing the β-β cross-link retained the activity of uni-site catalysis but lost that of multiple catalytic turnover, suggesting that open-closed transition of β subunits is required for the rotation of γ subunit but not for hydrolysis of a single ATP.
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