Структура и функции АТФаз F - и V- типа

молекул
Р-тип

F-тип V-тип ABC-тип
Н+, Na+, K+, Ca2+ только Н+ только Н+ ионы и малые
Сu2+, Mg2+ молекулы

110-140 кДа ката- много много два цитозольных и
литическая субъ- субъединиц субъединиц два трансмембранных
единица (), иногда домена в одной или в
регуляторная () разных субъединицах
субъединица

используют синтез АТФ используют используют энергию
энергию за счет движения энергию гидролиза АТФ для
гидролиза АТФ Н+ по градиенту гидролиза транспорта ионов
для транспорта концентрации АТФ для и малых молекул
ионов транспорта Н+

F-тип

V-тип ABC-тип

Плазматическая плазматическая вакуолярная плазматическая
мембрана грибов, мембрана мембрана мембрана бактерий
растений, бактерий, бактерий растений (аминокислоты,
дрожжей (Н+-насос) сахара, пептиды)

Плазматическая внутренняя мембрана переносчик эндо-
мембрана высших мембрана эндосом и лизо- плазматической
эукариот (Na,K-насос) митохондрий сом животных мембраны млекопи-
тающих (переносчик пептидов)
Апикальная тилакоидная плазматическая
мембрана париеталь- мембрана мембрана клеток
ных клеток желудка хлоропластов секретирующих Н+
(H,K-АТФаза) (остеокласты)

Плазматическая переносчик плаз-
мембрана всех матической мембра-
клеток эукариот ны (малые молекулы,
(Са-АТФаза) фосфолипиды, лекар-
ства)
Эндоплазматичес-
кий ретикулум (Са-АТФаза)

окружают спирализованную -субъединицу.

Fо из E. coli и митохондрий дрожжей

состоит из кольца, образованного
10 протеолипидными с-субъединицами, двух b- и единственной a-субъединиц: a1b2c9-12
В каждой с-субъединице есть один остаток аспарагиновой кислоты, участвующий в транспорте Н+.

F1 и Fо соединяются центральной
ножкой, состоящей из - и -субъединиц, и периферической ножкой, образованной -субъединицей F1 и b-субъединицами Fо.

F1 - 3 3  

за которые они прикрепляются к стеклянной подложке с
металлическим покрытием,

связывающим гистидин. К -субъединице
прикреплен актиновый филамент со связанным флуоресцентным
красителем. С использованием флуоресцентного микроскопа показано,
что -субъединица в присутствии АТФ вращается (один шаг – 120о)
против часовой стрелки.

каталитического цикла
Конформация О – связывающий центр доступен для АДФ и

Фн
Конформация L – связывание АДФ и Фн с низким сродством
Конформация Т – связывание АДФ и Фн с высоким сродством
Связывание столь прочное, что спонтанно образуется АТФ.
Изменение конформации происходит за счет вращения -субъединицы
на 120о.
Помимо каталитических центров имеются регуляторные нуклеотид-
связывающие центры, с которыми взаимодействуют АДФ и АТФ.

из 8 типов различных субъединиц (А-Н),
ответственен за гидролиз АТФ
Vо

– внутримембранный домен с м.м. 260 кДа,
состоит из 5 типов субъединиц a,d,c, c’ и c’’,
ответственен за транслокацию Н+.

копии субъединицы G и одну копию субъединиц С, D, E,

F, H.

Vо содержит 5-6 копий 17 кДа
протеолипида с и с’ и одну копию
остальных субъединиц (a, d и c’’).

Механизм функционирования
неизвестен, возможно, подобен
механизму функционирования
F1Fo-АТФазы.

Специфический ингибитор –бафиломицин.

внутри ранних эндосом создаются за счет
работы V-АТФазы. При рН

4,5-4,8 происходит диссоциация
интернализованных комплексов рецептор-лиганд. Возвращение
рецепторов в плазматическую мембрану обеспечивает регуляцию
скорости акккумуляции лигандов и плотность рецепторов в
плазматической мембране.
б). Такая же стратегия используется для адресной доставки вновь
синтезированных лизосомальных ферментов от аппарата
Гольджи к лизосомам.
в). Закисление внутреннего пространства поздних эндосом, что
обеспечивает освобождение лизосомальных ферментов от
рецептора маннозо-6-фосфата и их активацию.
г). Закисление эндосом обеспечивает формирование везикул,
переносящих лиганды от ранних к поздним эндосомам.
д). Закисление эндосом используется некоторыми
вирусами и токсинами для входа в клетки (рН активируемое
слияние мембран).

клеток эпителия почек типа А обеспечивает секрецию Н+ в
окружающую

среду и регулирует кислотно-щелочной баланс в почках.
Мутациии в 60 кДа субъединице V-АТФазы приводят метаболическому
ацидозу и сенсорной глухоте. Т.о. V-АТФаза обеспечивает поддержание
рН в жидкости, окружающей волосковые клетки в кортиевом органе.
б). В макрофагах и нейтрофилах V-АТФаза плазматической мембраны
обеспечивает поддержание цитоплазматического рН. Эти клетки после
активации вследствие метаболических процессов производят много кислоты
и должны функционировать при кислых рН в участках, где проходит
воспаление. V-АТФаза поддерживает нормальный цитоплазматический рН.
в) V-АТФаза плазматической мембраны остеокластов играет важную роль в
резорбции кости. Остеокласты прикрепляются к поверхности кости и создают
участок с кислым рН. Закисление обеспечивает растворение неорганической
части кости и активацию кислых гиролаз. Мутации в 100 кДа субъединице
V-АТФазы приводят к заболеваниям костей.
г) Аналогичную роль V-АТФаза играет в метастазировании опухоли, она
секретирует Н+ и лизосомальные ферменты, которые участвуют в растворении
межклеточного матрикса. Т.о. V-АТФаза потенциальная мишень для терапии.
д). Созревание спермы, регуляция рН в окружающей сперматозоиды среде.

Р-типа в процессе
гидролиза АТФ подвергаются
фосфорилированию по остатку
аспарагиновой кислоты, входя-
щей

в состав активного центра.
Образуется фосфорилированный
интермедиат (ЕР), отсюда
и название.

АТФазы подтипа I возникли,
по-видимому, первыми и
обеспечивали перенос ионов
тяжелых металлов. АТФазы
II появились уже у прокариот.
До разделения царства растений
и животных возникли
Са-АТФазы. Н-АТФаза Р-типа
растений и грибов заменила
другиеН-АТФазы прокариот,
обеспечивающих Н-зависимый
перенос метаболитов. У животных
эту роль играет Na,K-ATPаза

наружу в обмен на K+, который переносится в
противоположном направлении.

Для переноса ионов против
градиента концентраций используется энергия, освобождающаяся при гидролизе терминальной богатой энергией связи АТФ.
Na,K -ATФаза присутствует в плазматической мембране всех
клеток животных (является маркером плазматических мембран)

Н,К-АТФаза – присутствует в апикальной мембране париеталь-
ных (обкладочных) клеток слизистой оболочки желудка
млекопитающих. Осуществляет обмен внутриклеточного Н+
(Н2О+) на внеклеточный К+. Оба иона переносятся против градиента концентраций.

Обе АТФазы состоят минимум из двух субъединиц ( и ) с молекулярной массой около 110 кДа и 55 кДа соответственно.

АТФ
[Na+]I ~10 mM; [K+]I ~100 mM; [Cl-]I ~30 mM; pHi

7.1

[Na+]0 ~ 150 mM; [K+]0 ~ 5 mM; [Cl-]0 ~ 150 mM; pH0 ~ 7.4

ATP

ADP

2K+

3Na+

on an adenosine triphosphatase from periferal nerves. Biochim. et. Biophys.

Acta, 23, 394-401.

Na+, K+, Mg2+

Вывод: в гомогенате нервов краба присутствует АТФаза, которая различает ионы Na+ и K+.

АТФ

АДФ + Фн

наперстянки для лечения сердечной недостаточности. Действующим началом являлся дигитоксин, соединение,

относящееся к сердечным гликозидам – группе стероидных О-гликозидов. Наиболее известным соединением этого ряда является уабаин

(Digitalis purpurea)

Лактоновое
кольцо

Циклопентанпер-
гидрофенантрено-
вое ядро

сахар