Rotary catalysis mechanism of H^+-ATP synthase investigated by novel NMR methodology

通过新型 NMR 方法研究 H^-ATP 合酶的旋转催化机制

基本信息

  • 批准号:
    14208082
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 31.03万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2004
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

F_OF_1-ATP synthase is a multisubunit enzyme that catalyzes ATP synthesis using the electrochemical potential of proton gradient. F_1-ATPase has been shown to be a step-wise molecular motor. The rotation mechanism has been explained by the interaction of the γ axis with the open and closed forms of the β subunit. Although NMR should be a powerful method to elucidate its mechanism, the molecular size (473 amino acid residues, 52 kDa) was the major obstacle to analyze. We have applied the segmental labeling based on intein ligation to the β subunit, and succeeded in assigning 89% NH (402/451),89% C_α (417/473),83% C_β(357/431),90% CO (425/473) signals of the β subunit monomer. The secondary structures predicted by the chemical shifts of the main chain atoms and the relative orientations determined by residual dipolar couplings indicated that the subunit β monomer takes the open form in the absence of nucleotide. Furthermore, the chemical shift perturbation and the residual-dipolar-coupling changes induced by nucleotide binding have shown the conformational change from the open to closed forms takes place on nucleotide binding. The intrinsic conformational change of the β subunit monomer induced by nucleotide binding must be one of essential driving forces of the rotation of F_1-ATPase. In F_OF_1-ATP synthase, an oligomer ring of F_Oc subunits acts as a rotary proton channel of F_O-proton motor. We have determined the NMR structure of F_Oc from thermophilic Bacillus PS3, TF_Oc in an organic solvent. Our results showed that, independent of pH, the carboxyl group of the essential Glu56 of TF_Oc protrudes to the outside of the hairpin, a third orientation differed from either of two orientations in EF_Oc. A solid-state NMR analysis of solid subunit c was also carried out.
F_OF_1-ATP合酶是一种多亚基酶,利用质子梯度的电化学势催化ATP合成。 F_1-ATP酶已被证明是一种步进式分子马达。旋转机制已通过γ轴与β亚基的开放和闭合形式的相互作用来解释。尽管 NMR 应该是阐明其机制的有力方法,但分子大小(473 个氨基酸残基,52 kDa)是分析的主要障碍。我们将基于内含肽连接的分段标记应用于β亚基,并成功分配了β亚基单体的89%NH(402/451)、89%C_α(417/473)、83%C_β(357/431)、90%CO(425/473)信号。由主链原子的化学位移预测的二级结构和由残余偶极耦合确定的相对方向表明,亚基β单体在不存在核苷酸的情况下呈开放形式。此外,核苷酸结合引起的化学位移扰动和残余偶极偶联变化表明,核苷酸结合时发生了从开放形式到封闭形式的构象变化。核苷酸结合引起的β亚基单体的内在构象变化必定是F_1-ATPase旋转的重要驱动力之一。在F_OF_1-ATP合酶中,F_Oc亚基的寡聚环充当F_O-质子马达的旋转质子通道。我们确定了有机溶剂中嗜热芽孢杆菌 PS3、TF_Oc 的 F_Oc 的 NMR 结构。我们的结果表明,与 pH 无关,TF_Oc 的必需 Glu56 的羧基突出到发夹的外部,第三个方向不同于 EF_Oc 中的两个方向中的任何一个。还对固体亚基c进行了固态NMR分析。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Precision ^1H-^1H distance measurement via ^<13>C NMR signals : Utilization of the ^1H-^1H double-quantum dipolar interactions recoupled under MAS conditions
通过^ 13 C NMR信号进行精确^ 1H-^ 1H距离测量:利用在MAS条件下重新耦合的^ 1H-^ 1H双量子偶极相互作用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2004
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Y. Matsuki;H. Akutsu and T. Fujiwara
  • 通讯作者:
    H. Akutsu and T. Fujiwara
NMR分光法-原理から応用まで-(日本分光学会測定法シリーズ41)
NMR 光谱 - 从原理到应用 - (日本光谱学会测量系列 41)
  • DOI:
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    滝川清;田中健路;外村隆臣;増田龍哉;森岡三郎;酒井勝;阿久津秀雄
  • 通讯作者:
    阿久津秀雄
Synthesis of a membrane protein with two transmembrane regions
  • DOI:
    10.1002/psc.381
  • 发表时间:
    2002-04-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Sato, T;Kawakami, T;Aimoto, S
  • 通讯作者:
    Aimoto, S
Y.Matsuki: "Precision ^1H-^1H distance measurement via ^<13>C NMR signals : utilization of the ^1H-^1H double-quantum dipolar interactions recoupled under MAS conditions"Magn.Reson.Chem.. 42. 291-300 (2004)
Y.Matsuki:“通过^ 13 C NMR信号进行精确^ 1H-^ 1H距离测量:利用在MAS条件下重新耦合的^ 1H-^ 1H双量子偶极相互作用”Magn.Reson.Chem.. 42. 291
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Band-selective recoupling of homonuclear double-quantum dipolar interaction with a generalized composite degrees pulse : application to ^<13>C aliphatic region-selective magnetization transfer in solids
同核双量子偶极相互作用与广义复合度脉冲的带选择性重耦合:应用于固体中^<13>C脂肪族区域选择性磁化转移
  • DOI:
  • 发表时间:
    2003
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    T.Ueda;A.Inoue;M.Kaida;R.B;Y.Shimizu;Y.Matsuki
  • 通讯作者:
    Y.Matsuki
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

AKUTSU Hideo其他文献

AKUTSU Hideo的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('AKUTSU Hideo', 18)}}的其他基金

Molecular soft interactions regulating membrane-interface activities in living systems
调节生命系统膜界面活动的分子软相互作用
  • 批准号:
    15083101
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
Intermolecular soft interactions regulating H^+-ATPsynthase function
分子间软相互作用调节H^-ATP合酶功能
  • 批准号:
    15083203
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
Development of New Methodologies for Protein-Interaction Analysis
蛋白质相互作用分析新方法的开发
  • 批准号:
    10179101
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
Structure and functions of a very small tetraheme protein -Molecular mechanism of bioremediation-
极小的四血红素蛋白的结构和功能-生物修复的分子机制-
  • 批准号:
    10044072
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
Structure-Function Analysis of HィイD1+ィエD1-ATP Synthase by Solution and Solid State NMR
H-D1+H-D1-ATP 合成酶的溶液和固态 NMR 结构-功能分析
  • 批准号:
    09480173
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
DEVELOPMENT OF A BIOSUPRAMOLECULAR NMR SYSTEM WITH A SUPERCONDUCTING MAGNET
具有超导磁体的生物超分子核磁共振系统的开发
  • 批准号:
    03558029
  • 财政年份:
    1991
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
Interheme Electron Transfer in cytochrome C_3 and The Role of Aromatic Amino Acids.
细胞色素 C_3 中的组间电子转移和芳香族氨基酸的作用。
  • 批准号:
    01430024
  • 财政年份:
    1989
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (A)
Investigation on the dynamic structure of the lipid-containing virus PM2 and correlation with the infectivity.
含脂病毒PM2的动态结构及其与感染力的相关性研究
  • 批准号:
    60580221
  • 财政年份:
    1985
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)

相似海外基金

Pushing the Limits of High-Field Solid-State NMR Technology: Enhancing Applications to Advanced Materials, the Life Sciences and Pharmaceuticals
突破高场固态核磁共振技术的极限:增强先进材料、生命科学和制药的应用
  • 批准号:
    EP/Z532836/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Research Grant
Mechanism and Structure of Functional Materials by Solid-state NMR
通过固态核磁共振研究功能材料的机理和结构
  • 批准号:
    EP/X041751/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Fellowship
The UK High-Field Solid-State NMR National Research Facility: EPSRC Core Equipment Award 2022
英国高场固态核磁共振国家研究设施:2022 年 EPSRC 核心设备奖
  • 批准号:
    EP/X03481X/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Research Grant
500 MHz Solid State NMR Spectrometer
500 MHz 固态核磁共振波谱仪
  • 批准号:
    524658450
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Major Research Instrumentation
Structural Studies of Proteins by Paramagnetic Solid-State NMR Spectroscopy
通过顺磁固态核磁共振波谱法研究蛋白质的结构
  • 批准号:
    2303862
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Replacement procurement: 200 MHz Solid-State NMR Spectrometer
更换采购:200 MHz 固态核磁共振波谱仪
  • 批准号:
    530325402
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Major Research Instrumentation
Console solid-state NMR 400 MHz
控制台固态 NMR 400 MHz
  • 批准号:
    527030253
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Major Research Instrumentation
Revealing the Cell Wall Organization of Fungal Pathogens and Structural Responses to Antifungal Drugs Using Cellular Solid-State NMR
使用细胞固态核磁共振揭示真菌病原体的细胞壁组织和抗真菌药物的结构反应
  • 批准号:
    10566511
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
Structural Biology and Biophysics of Alpha-Synuclein Fibrils by Solid-State NMR
通过固态核磁共振研究 α-突触核蛋白原纤维的结构生物学和生物物理学
  • 批准号:
    10605819
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
Solid-State NMR Studies of Non-Covalent Interactions. Structure and Dynamics.
非共价相互作用的固态核磁共振研究。
  • 批准号:
    RGPIN-2020-04623
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 31.03万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了