Типы насосов транспортных АТФаз Семейство АТФаз Р-типа Суперсемейство

Типы насосов (транспортных АТФаз) Семейство АТФаз Р-типа Суперсемейство АТФаз АВС Семейство АТФаз F- и V-типа

Характеристика основных типов насосов, обеспечивающих активный транспорт ионов и малых молекул Р-тип V-тип ABC-тип только Н+ ионы и малые молекулы 110 -140 к. Да катамного литическая субъ- субъединица ( ), иногда регуляторная ( ) субъединица много субъединиц два цитозольных и два трансмембранных домена в одной или в разных субъединицах используют энергию гидролиза АТФ для транспорта ионов используют энергию гидролиза АТФ для транспорта Н+ используют энергию гидролиза АТФ для транспорта ионов и малых молекул Н+, Na+, K+, Ca 2+ Сu 2+, Mg 2+ F-тип синтез АТФ за счет движения Н+ по градиенту концентрации

Локализация основных транспортных АТФаз Р-тип Плазматическая мембрана грибов, растений, бактерий, дрожжей (Н+-насос) F-тип плазматическая мембрана бактерий V-тип ABC-тип вакуолярная мембрана растений плазматическая мембрана бактерий (аминокислоты, сахара, пептиды) Плазматическая внутренняя мембрана высших мембрана эукариот (Na, K-насос) митохондрий мембрана эндосом и лизосом животных переносчик эндоплазматической мембраны млекопитающих (переносчик пептидов) Апикальная тилакоидная мембрана париеталь- мембрана ных клеток желудка хлоропластов (H, K-АТФаза) плазматическая мембрана клеток секретирующих Н+ (остеокласты) Плазматическая мембрана всех клеток эукариот (Са-АТФаза) Эндоплазматический ретикулум (Са-АТФаза) переносчик плазматической мембраны (малые молекулы, фосфолипиды, лекарства)

Структура АТФаз Р-типа и их эволюция Подтип II Эволюция АТФаз Р-типа АТФазы Р-типа в процессе гидролиза АТФ подвергаются фосфорилированию по остатку аспарагиновой кислоты, входящей 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 другие. Н-АТФазы прокариот, обеспечивающих Н-зависимый перенос метаболитов. У животных эту роль играет Na, K-ATPаза

Гетеродимерные АТФазы Р-типа Na, K -ATФаза (Na, K-насос) осуществляет перенос ионов Na+ из клетки 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 париетальных (обкладочных) клеток слизистой оболочки желудка млекопитающих. Осуществляет обмен внутриклеточного Н+ (Н 2 О+) на внеклеточный К+. Оба иона переносятся против градиента концентраций. Обе АТФазы состоят минимум из двух субъединиц ( и ) с молекулярной массой около 110 к. Да и 55 к. Да соответственно.

Структура Ca 2+-АТФазы Принцип работы основан на: • фосфорилировании аспартата • существовании двух разных конформаций Е 1 и Е 2

Структура Ca 2+-АТФазы

Функционирование F 1 -F 0 АТФазы гидрофильная (цитозольная) часть гидрофобная (мембранная) часть

Олигомерная структура F 1 -F 0 -АТФазы Fо состоит из кольца, образованного 9 -12 протеолипидными с-субъединицами, двух b- и единственной a-субъединиц: a 1 b 2 c 912 В каждой с-субъединице есть один остаток аспарагиновой кислоты, участвующий в транспорте Н+. F 1 и Fо соединяются центральной ножкой, состоящей из - и -субъединиц, и периферической ножкой, образованной -субъединицей F 1 и b-субъединицами Fо. F 1 является комплексом 5 различных полипептидов и имеет структуру 3 3 F 1 - гексамер из повторяющихся и -субъединиц, которые окружают спирализованную -субъединицу.

Модель синтеза АТФ: основные состояния F 1 домена АТФазы во время каталитического цикла 1. Конформация О – связывающий центр доступен для АДФ и Фн 2. Конформация L – связывание АДФ и Фн с низким сродством 3. Конформация Т – связывание АДФ и Фн с высоким сродством Связывание столь прочное, что спонтанно образуется АТФ. Изменение конформации происходит за счет вращения -субъединицы на 120 о. Помимо каталитических центров имеются регуляторные нуклеотидсвязывающие центры, с которыми взаимодействуют АДФ и АТФ.

Структура АТФаз V-типа • V 1 - гидрофильный домен с м. м. 640 к. Да, состоит из 8 типов различных субъединиц (А-Н), ответственен за гидролиз АТФ • Vо – внутримембранный домен с м. м. 260 к. Да, состоит из 5 типов субъединиц a, d, c, c’ и c’’, ответственен за транслокацию Н+.

Олигомерная структура V-АТФазы V 1 гексамер из повторяющихся АВ (нуклеотид-связывающих димеров), две копии субъединицы G и одну копию субъединиц С, D, E, F, H. Vо содержит 5 -6 копий 17 к. Да протеолипида с и с’ и одну копию остальных субъединиц (a, d и c’’). Механизм функционирования неизвестен, возможно, подобен механизму функционирования F 1 Fo-АТФазы.

АВС-транспортеры - перенос АК, сахаров, витаминов, пептидов - состоит из 2 трансмембранных и 2 цитозольных доменов - имеет форму «бельевой прищепки» - работает по «флоппазному» механизму - открытие/закрытие стимулируется гидролизом АТФ