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  Mechanism of proton-powered c-ring rotation in a mitochondrial ATP synthase

Blanc, F. E. C., & Hummer, G. (2024). Mechanism of proton-powered c-ring rotation in a mitochondrial ATP synthase. PNAS, 121(11):. doi:10.1073/pnas.2314199121.

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基本情報

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アイテムのパーマリンク: https://hdl.handle.net/21.11116/0000-000E-A546-9 版のパーマリンク: https://hdl.handle.net/21.11116/0000-000E-A547-8
資料種別: 学術論文

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:
blanc-hummer-2024-mechanism-of-proton-powered-c-ring-rotation-in-a-mitochondrial-atp-synthase.pdf (全文テキスト(全般)), 27MB
ファイルのパーマリンク:
https://hdl.handle.net/21.11116/0000-000E-A548-7
ファイル名:
blanc-hummer-2024-mechanism-of-proton-powered-c-ring-rotation-in-a-mitochondrial-atp-synthase.pdf
説明:
-
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application/pdf / [MD5]
技術的なメタデータ:
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-
著作権情報:
-
CCライセンス:
-

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作成者

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 作成者:
Blanc, Florian E. C.1, 著者                 
Hummer, Gerhard1, 2, 著者                 
所属:
1Department of Theoretical Biophysics, Max Planck Institute of Biophysics, Max Planck Society, ou_2068292              
2Institute for Biophysics, Goethe University Frankfurt, Frankfurt am Main, Germany, ou_persistent22              

内容説明

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キーワード: ATP synthase, bioenergetics, c-ring, molecular dynamics simulations, rotary motor
 要旨: Proton-powered c-ring rotation in mitochondrial ATP synthase is crucial to convert the transmembrane protonmotive force into torque to drive the synthesis of adenosine triphosphate (ATP). Capitalizing on recent cryo-EM structures, we aim at a structural and energetic understanding of how functional directional rotation is achieved. We performed multi-microsecond atomistic simulations to determine the free energy profiles along the c-ring rotation angle before and after the arrival of a new proton. Our results reveal that rotation proceeds by dynamic sliding of the ring over the a-subunit surface, during which interactions with conserved polar residues stabilize distinct intermediates. Ordered water chains line up for a Grotthuss-type proton transfer in one of these intermediates. After proton transfer, a high barrier prevents backward rotation and an overall drop in free energy favors forward rotation, ensuring the directionality of c-ring rotation required for the thermodynamically disfavored ATP synthesis. The essential arginine of the a-subunit stabilizes the rotated configuration through a salt bridge with the c-ring. Overall, we describe a complete mechanism for the rotation step of the ATP synthase rotor, thereby illuminating a process critical to all life at atomic resolution.

資料詳細

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言語: eng - English
 日付: 2023-08-172024-01-102024-03-072024-03-07
 出版の状態: 出版
 ページ: 10
 出版情報: -
 目次: -
 査読: 査読あり
 識別子(DOI, ISBNなど): DOI: 10.1073/pnas.2314199121
BibTex参照ID: blanc_mechanism_2024
 学位: -

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訴訟

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Project information

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出版物 1

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出版物名: PNAS
  その他 : Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
  その他 : Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA
  省略形 : Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
種別: 学術雑誌
 著者・編者:
所属:
出版社, 出版地: Washington, D.C. : National Academy of Sciences
ページ: - 巻号: 121 (11) 通巻号: e2314199121 開始・終了ページ: - 識別子(ISBN, ISSN, DOIなど): ISSN: 0027-8424
CoNE: https://pure.mpg.de/cone/journals/resource/954925427230