19.12: ADP/ATPキャリアタンパク質

ADP/ATPキャリアまたはAACタンパク質は、ミトコンドリア内膜に最も多く存在するキャリアタンパク質です。人間の平均体重に相当するADPとATPを毎日大量に輸送しています。他のトランスポーターの中でも、ACCタンパク質はミトコンドリアキャリアタンパク質ファミリーの中で最も研究されているメンバーの1つです。ADP/ATPキャリアタンパク質は、ループに接続された2つの膜貫通ヘリックスと、マトリックス側の1つのα-ヘリックスで構成されています。これは、細胞質開状態とマトリックス開状態の2つの立体配座状態を切り替えます。その結果、トランスポーターの基質結合部位は、ADP/ATP結合のために各コンパートメントに交互にアクセスできます。

ほとんどの真核細胞は、ADP/ATPキャリアタンパク質の異なるアイソフォームを発現します。例えば、ヒトにはAAC1、AAC2、AAC3、AAC4の4つのアイソフォームがあり、細胞間で発現パターンが異なります。アイソフォームに関係なく、すべてのADP/ATPキャリアタンパク質は、ミトコンドリア膜内の他のトランスポーターよりも著しく高い基質特異性を持っています。AACはヌクレオチド構造の各部分を認識し、荷電したヌクレオチドのみを通過させます。たとえば、ATP の電荷は -4 で、ADP は -3 の電荷を持つため、どちらも AAC タンパク質によって認識されます。対照的に、AAC は、その電荷選択性により、AMP などの非電荷ヌクレオチドを拒絶します。

ほとんどのトランスポーターは、他のタンパク質と大きなスーパーコンプレックスを形成します。ADP/ATP担体、リン酸担体タンパク質、およびATPシンターゼは、ATPシンタソームと呼ばれる大きな複合体を形成すると長い間考えられていました。しかし、現在では、ATP合成酵素がクリステ先端に二量体を形成することが知られています。この配置により、回転するCリングのみが脂質二重層に露出し、トランスポーターの妥当な結合部位はなくなります。したがって、ACCは、ミトコンドリア内膜を横切ってADPとATPを輸送する際に独立して機能します。