19.12:

19.12: Белок-переносчик АДФ/АТФ

JoVE Core
Cell Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Cell Biology

The ADP/ATP Carrier Protein

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Previous Video

19.5: The Citric Acid Cycle: Output

3,106 Views

•

01:42 min

•

April 30, 2023

Overview

Переносчик АДФ/АТФ или белок ААС является наиболее распространенным белком-носителем во внутренней мембране митохондрий. Он ежедневно транспортирует большое количество АДФ и АТФ, эквивалентное средней массе тела человека. Среди других транспортеров белок ACC является одним из наиболее изученных членов семейства митохондриальных белков-носителей. Белок-переносчик АДФ/АТФ состоит из двух трансмембранных спиралей, соединенных петлей, и одной альфа-спирали на стороне матрицы. Он переключается между двумя конформационными состояниями: цитоплазматическим открытым состоянием и матриксным открытым состоянием. В результате, сайт связывания субстрата транспортера поочередно доступен для каждого из компартментов для связывания АДФ/АТФ.

Большинство эукариотических клеток экспрессируют различные изоформы белка-переносчика АДФ/АТФ. Например, у человека есть четыре изоформы: AAC1, AAC2, AAC3 и AAC4, с различными паттернами экспрессии между клетками. Независимо от изоформ, все белки-переносчики АДФ/АТФ имеют заметно более высокую субстратную специфичность, чем другие транспортеры в митохондриальных мембранах. ААК распознает каждую часть нуклеотидной структуры и пропускает через нее только заряженные нуклеотиды. Например, АТФ имеет заряд -4, а АДФ несет заряд -3, и, следовательно, оба они распознаются белком ААС. Напротив, ААС отторгает любой незаряженный нуклеотид, такой как АМФ, из-за своей зарядовой селективности.

Большинство транспортеров образуют большие суперкомплексы с другими белками. Долгое время считалось, что переносчик АДФ/АТФ, белки-переносчики фосфата и АТФ-синтаза образуют большой комплекс, называемый АТФ-синтазомой. Однако в настоящее время известно, что АТФ-синтаза образует димеры на кончике кристаллов. При таком расположении только вращающееся С-образное кольцо подвергается воздействию липидного бислоя без вероятных мест связывания транспортеров. Таким образом, АКК функционирует независимо друг от друга, транспортируя АДФ и АТФ через внутреннюю митохондриальную мембрану.

Transcript

Переносчик АДФ/АТФ представляет собой белковый димер объемом 30 килодальтон, который в изобилии содержится во внутренней митохондриальной мембране. Он действует как антипортер, который обеспечивает вход АДФ в митохондриальный матрикс и выход АТФ в межмембранное пространство.

Внутренняя мембрана также имеет еще один транспортер, который опосредует одновременный импорт неорганического фосфата и протона.

Оба этих белка-переносчика функционируют с помощью протон-движущих сил, присутствующих на внутренней митохондриальной мембране.

Процесс начинается, когда АДФ из межмембранного пространства присоединяется к нуклеотид-связывающему сайту на белке-носителе АДФ/АТФ. Это вызывает конформационное изменение антипортера, что позволяет высвобождению АДФ в митохондриальный матрикс.

Аналогичным образом, когда молекула неорганического фосфата и протон связываются с фосфатным носителем, носитель претерпевает конформационное изменение и впоследствии транспортирует фосфат и протон к матрице.

Достигнув матрицы, молекулы субстрата диффундируют и связываются с ферментативными карманами АТФ-синтазы для превращения в АТФ.

Затем вновь синтезированный АТФ связывается с носителем АДФ/АТФ, вызывая конформационное изменение антипортера. Это позволяет АТФ проникать в межмембранное пространство, а затем выходить из митохондрий в цитозоль, чтобы быть использованным различными клеточными органеллами.