Non-bilayer structures in mitochondrial membranes regulate ATP synthase activity.
Non-bilayer structures in mitochondrial membranes regulate ATP synthase activity.
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DOI：
10.1016/j.bbamem.2017.11.014
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发表时间：
2018-03
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Dagda RK
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gasanov SE;Kim AA;Yaguzhinsky LS;Dagda RK
心磷脂（CL）是一种位于线粒体内膜（IMM）的阴离子磷脂，可促进瞬时非双层（非层状）结构的形成，以维持线粒体的完整性。CL调节线粒体功能，包括ATP合成。然而，CL产生非层状结构的生物物理机制以及这些结构对ATP合成的贡献程度仍然未知。我们假设CL和ATP合酶促进IMM处非双层结构的形成以刺激ATP合成。通过使用1H-NMR和31 P-NMR技术，我们观察到增加温度（8 °C至37 °C），降低pH值（3.0），或将完整的线粒体与CTII（一种增加固定化非双层结构形成的IMM靶向毒素）一起孵育，可以增加非双层结构的形成，以刺激ATP合成。ATP合酶复合物的F0部分可以促进非双层结构的形成，因为将富含IMM特异性磷脂的模型膜与F0部分的外源性DCCD结合蛋白（DCCD-BPF）一起孵育，以与CTII类似的方式提高了固定化非双层结构的形成。非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分析表明，CL，而不是其他阴离子磷脂，特异性结合DCCD-BPF，以促进稳定的脂质-蛋白质复合物的形成。从机制上讲，分子对接研究确定了DCCD-BPF中CL的两个脂质结合位点。我们提出了一种新的ATP合酶调节模型，其中CL介导形成非双层结构，该非双层结构用于聚集质子和ATP合酶复合物，作为增强质子转运到F0部门的机制，从而增加ATP合成。
Cardiolipin (CL) is an anionic phospholipid at the inner mitochondrial membrane (IMM) that facilitates the formation of transient non-bilayer (non-lamellar) structures to maintain mitochondrial integrity. CL modulates mitochondrial functions including ATP synthesis. However, the biophysical mechanisms by which CL generates non-lamellar structures and the extent to which these structures contribute to ATP synthesis remain unknown. We hypothesized that CL and ATP synthase facilitate the formation of non-bilayer structures at the IMM to stimulate ATP synthesis. By using 1H-NMR and 31P-NMR techniques, we observed that increasing the temperature (8 °C to 37 °C), lowering the pH (3.0), or incubating intact mitochondria with CTII - an IMM-targeted toxin that increases the formation of immobilized non-bilayer structures - elevated the formation of non-bilayer structures to stimulate ATP synthesis. The F0 sector of the ATP synthase complex can facilitate the formation of non-bilayer structures as incubating model membranes enriched with IMM-specific phospholipids with exogenous DCCD-binding protein of the F0 sector (DCCD-BPF) elevated the formation of immobilized non-bilayer structures to a similar manner as CTII. Native PAGE assays revealed that CL, but not other anionic phospholipids, specifically binds to DCCD-BPF to promote the formation of stable lipid-protein complexes. Mechanistically, molecular docking studies identified two lipid binding sites for CL in DCCD-BPF. We propose a new model of ATP synthase regulation in which CL mediates the formation of non-bilayer structures that serve to cluster protons and ATP synthase complexes as a mechanism to enhance proton translocation to the F0 sector, and thereby increase ATP synthesis.
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影响因子：
3.9
作者：
GASANOV, SE;VERNON, LP;ARIPOV, TF
通讯作者：
ARIPOV, TF
影响因子：
2.4
作者：
Gasanov, SE;Alsarraj, MA;Rael, ED
通讯作者：
Rael, ED
DOI：
10.4172/2161-0495.1000181
发表时间：
2014-01-25
期刊：
Journal of clinical toxicology
影响因子：
--
作者：
Gasanov SE;Dagda RK;Rael ED
通讯作者：
Rael ED
影响因子：
3.7
作者：
Gasanov, Sardar E.;Shrivastava, Indira H.;Dagda, Ruben K.
通讯作者：
Dagda, Ruben K.
影响因子：
2.9
作者：
Collinson, IR;Skehel, JM;Walker, JE
通讯作者：
Walker, JE