19.8: ATP sintasa: mecanismo

En los animales, la mitocondrial F₁F₀ ATP sintasa es la proteína clave que sintetiza las moléculas de ATP a través de un complejo mecanismo catalítico. Mientras que el genoma nuclear codifica la mayoría de las subunidades de ATP sintasa, el genoma mitocondrial codifica algunos de los componentes más críticos de la enzima. La formación de esta enzima multi-subunidad es un proceso complejo de varios pasos regulado a nivel de transcripción, traducción y ensamblaje. Los defectos en uno o más de estos pasos pueden resultar en una disminución del número y la funcionalidad de la ATP sintasa, lo que conduce a enfermedades neuromusculares graves.

Ciertas mutaciones en los genes que codifican las subunidades de la ATP sintasa se han reconocido tanto en el genoma nuclear como en el mitocondrial. Por ejemplo, un trastorno neurodegenerativo, el síndrome de Leigh, es el resultado de un deterioro grave del mecanismo de la ATP sintasa debido a una mutación en su subunidad α. En la enfermedad neuronal llamada Kufs, mutaciones específicas conducen a la acumulación de la subunidad c en el lisosoma, lo que reduce su abundancia para el ensamblaje normal de ATP sintasa. En la enfermedad de Alzheimer, hay una acumulación citosólica de α subunidad y una baja expresión de β subunidad, lo que provoca una deficiencia en las subunidades de ATP sintasa.

Además, ciertos compuestos inhibidores pueden unirse a las subunidades de ATP sintasa y afectar su actividad. Por ejemplo, la rotación de la subunidad γ está bloqueada por la unión de estilbenos, un fitoquímico que se encuentra en las vides. La aurovertina, un antibiótico, se une a la subunidad β la ATP sintasa mitocondrial e inhibe la síntesis de ATP. La venturicidina se une a la subunidad c y bloquea la translocación de protones del complejo y la actividad de la ATPasa.