19.8: ATP 合酶:机制

在动物中，线粒体 F₁F₀ ATP 合酶是通过复杂的催化机制合成 ATP 分子的关键蛋白。核基因组编码大多数 ATP 合酶亚基，而线粒体基因组编码酶的一些最关键成分。这种多亚基酶的形成是一个复杂的多步骤过程，在转录、翻译和组装水平上进行调节。这些步骤中的一个或多个缺陷会导致 ATP 合酶数量和功能降低，进一步导致严重的神经肌肉疾病。

编码 ATP 合酶亚基的基因的某些突变已在核基因组和线粒体基因组中被识别出来。例如，一种神经退行性疾病，Leigh 综合征，是由于 ATP 合酶机制的 α 亚基突变导致 ATP 合酶机制严重受损。在称为 Kufs 的神经元疾病中，特异性突变导致亚基 c 在溶酶体中积累，从而降低其对正常 ATP 合酶组装的丰度。在阿尔茨海默病中，α 亚基的胞质积累和 β 亚基的低表达，导致 ATP 合酶亚基缺乏。

此外，某些抑制性化合物可能与 ATP 合酶亚基结合并损害其活性。例如，γ亚基的旋转被二苯乙烯的结合所阻断，二苯乙烯是一种在葡萄藤中发现的植物化学物质。Aurovertin是一种抗生素，与线粒体ATP合酶β亚基结合并抑制ATP合成。文丘霉素与 c 亚基结合并阻断复合物的质子易位和 ATP 酶活性。