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Kontrolle des Rotationsmechanismus einer einzelnen FoF1-ATP synthase in freitragenden Lipiddoppelschichten

自支撑脂质双层中单个 FoF1-ATP 合酶旋转机制的控制

基本信息

批准号：
196663069
负责人：
Professor Dr. Michael Börsch
金额：
--
依托单位：
Arbeitsgruppe Mikroskopie-Methodik
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2011
资助国家：
德国
起止时间：
2010-12-31 至 2015-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/196663069?language=en
关键词：
Kontrolle des Rotationsmechanismus einer einzelnen

项目摘要

FoF1-ATP Synthasen produzieren und erhalten das [ATP]-Niveau in Zellen mithilfe einer internen Rotation von Untereinheiten. In Escherichia coli wird das Enzym durch die Protonen-motorische Kraft, PMF, angetrieben, die aus zwei Komponenten besteht: der Konzentrationsdifferenz von Protonen (ΔpH) und dem elektrischen Potential (Δψ) über die Membran. Rotation während der ATP Synthese wurde in vitro bei hohen ΔpH- und unbekannten Δψ-Werten nachgewiesen. In vivo ist der ΔpH-Wert klein und Δψ soll die treibende Kraft zur ATP Synthese sein. Demnach könnten die korrespondierenden ATP Syntheseraten deutlich kleiner sein. Wir wollen die spezifischen Rollen von ΔpH und Δψ quantitativ in Bezug auf die Rotationsmechanik messen. Im ersten Schritt werden wir unsere konfokale Einzelmolekül-Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer Methode zur Beobachtung der Rotation in einzelnen FoF1-ATP Synthasen mit der neuen 'black-lipid-membrane patch clamp'-Technik unseres Kooperationspartners kombinieren, die die Diffusion von Membranproteinen auf etwa 10 nm begrenzt. Konfokales Laserscanning und zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung erlauben somit die Beoachtung von PMF-kontrollierter Rotation in einer einzelnen FoF1-ATP Synthase auf allen Zeitskalen von Nanosekunden bis Minuten für ATP Hydrolyse und Synthese ohne Oberflächenanbindung. Die Ergebnisse werden mit Messungen an rekonstituierten FoF1-ATP Synthasen verglichen, die im 'ABELtrap' (Anti-Brownian electrokintic trap) festgehalten werden.

FoF 1-ATP的合成和[ATP]-Niveau在Zellen中的应用是通过一个内部旋转来实现的。在大肠杆菌中，酶通过质子动力学的Kraft，PMF，angetrieben，产生两种最好的组分：质子的浓度差（ΔpH）和膜上的电势（Δ E）。ATP合成的旋转是在体外进行的，此时ΔpH-且未进行测量Δψ-随后进行。在体内是ATP合成过程中的ΔpH-Wert klein和Δ pH-soll。我们知道ATP合成器在德国的响应速度非常快。我们将在旋转机械的作用下，对ΔpH和Δ pH进行定量测定。首先，韦尔登介绍了一种利用新型“黑脂膜膜片夹”技术研究FoF 1-ATP合成中旋转的分子共振能量转移方法，该方法由我们的合作伙伴共同操作，将膜蛋白扩散到10 nm处。Konfokales Laserscanning und zeitkorrelierte Einzelphotonenzählung erlauben somit die Beachtung von PMF-controllierter Rotation in einer einzelnen FoF1-ATP Synthase auf艾伦Zeitskalen von Nanosekunden bis Minuten für ATP Hydrolyse und Synthese ohne Oberflächenanbindung.利用FoF 1-ATP合成酶的一种新的调节机制来调节韦尔登效应，在“ABELtrap”（反布朗电动势阱）中可以调节韦尔登效应。