Conceito de Sintase do ATP
A energia livre
do gradiente eletroquímico de protões ao longo da membrana
mitocondrial é aproveitada na síntese de ATP pela sintase
do ATP (também conhecida por F1-F0-ATPase,
Complexo V e ATPase-H+ do tipo F).
A sintase do ATP
é composta por duas subestruturas principais que compreende 8 das 13
subunidades. Efraim Racker (1913 - 1991) descobriu que esta enzima
possui duas unidades funcionais, F0 e F1.
A subunidade F0 é uma proteína transmembranar
insolúvel em água, constituída por oito diferentes subunidades
(somente 3 na E. coli) que contêm um canal de
translocação de protões. A subunidade F1 é
uma proteína na periferia da membrana, solúvel
em água, composta por cinco tipos de subunidades, que
facilmente se dissociam da F0 a partir do tratamento
com ureia. A F1 consegue hidrolisar o ATP mas
não consegue sintetizá-lo. A partir de micrográficos eletrónicos
do trabalho de Roderick Capaldi, demonstrou-se que as partículas F1-F0
da E. coli têm uma forma semelhante a um haltere, em que elas
estão ligadas por uma haste central de 45 Å.
Subunidade F1
A subunidade F1
da F1F0-ATPase mitocondrial é um
nonâmero α3β3γδε em que a subunidade β contém o sítio
catalítico para a síntese de ATP e a subunidade δ é
necessária para a ligação do F1 à F0.
A estrutura de raios-X da F1 da mitocôndria do
coração bovino, determinada por John Walker e Andrew Leslie, revela que
esta proteína esferoide (de 3440 resíduos, 371 kDa)
tem 80 Å de altura e 100 Å de largura. As subunidades α
e β da F1, que possuem 20% de
similaridade nas suas sequências e têm enrolamentos idênticos, estão
dispostas alternadamente, como os gomos de uma laranja, na parte
superior da hélice α formada pelo segmento C-terminal
da subunidade γ. O C-terminal desta hélice
projeta-se numa estrutura de 15 Å que está localizada na
zona superior central da proteína. A disposição cíclica e as
semelhanças estruturais entre as subunidades α e β
da F1 dá-lhe uma pseudo simetria
rotacional. No entanto, a proteína é assimétrica. Isto
deve-se em parte à presença da subunidade γ mas, mais importante,
porque cada uma das subunidades α e β dispõem-se em
conformações distintas. Assim, uma subunidade β (designada
de βTP) liga-se a uma molécula não hidrolisável de um
análogo de difosfato de adenosina (ADP),
denominado de ADPNP, a segunda subunidade (βDP)
liga-se ao ADP, e a terceira (βE) tem um local
livre de ligação. As subunidades α, embora se liguem ao ADPNP,
também possuem, entre elas, diferenças na sua conformação. Os
locais de ligação do ADP e ADPNP distanciam-se por 20 Å
de um interface entre as subunidades α e β adjacentes
e, de facto, todas incorporam alguns resíduos da outra
subunidade adjacente. Embora 55% da subunidade γ, que
compreende três segmentos, e as subunidades δ e ε
não sejam visíveis na estrutura de raios-X da F1-ATPase
humana, elas conseguem ser observadas na estrutura raios-X
da F1-ATPase bovina. Esta estrutura, também
determinada por Leslie e Walker, mostra que uma hélice C-terminal
da subunidade γ efetua quatro voltas à sua extremidade
N-terminal.
Subunidade F0
O componente F0
da F1-F0-ATPase da E. coli é
composto por três subunidades transmembranares, a,
b e c, que formam o complexo a1b2c9-12.
A subunidade F0 da mitocôndria contem,
adicionalmente, três subunidades diferentes, d,
F6 e uma proteína conferral sensível à oligomicina (OSCP,
do inglês “oligomycin-sensitivity conferral protein”), bem como as
subunidades menores com funções desconhecidas: e,
f, g e A6L. Diversas evidências
indicam que a subunidade c hidrofóbica se associa,
formando um ringue, com a unidade ab2,
localizada na sua periferia. A sequência da subunidade a
sugere que este péptido hidrofóbico de 271 resíduos forma
cinco hélices transmembranares. As subunidades b
de 156 resíduos são compostas por uma hélice transmembranar
ancorada a um domínio polar que se homodimeriza para formar uma
dupla hélice α paralela. Mark Girvin e Robert Fillingame
determinaram a estrutura de ressonância magnética nuclear (RMN)
da subunidade c da E. coli. Mostraram que a
subunidade c possui duas hélices α que estão ligadas
por um loop polar de quatro resíduos e que estão dispostas numa
forma semelhante a uma banana.
Outros assuntos
relacionados:
- Fosforilação
oxidativa
- Cadeia
transportadora de eletrões
- Oxidorredutase da
NADH-Q (Complexo I)
- Oxidorredutase da
Coenzima Q (Complexo II)
- Complexo do
citocromo bc1 (Complexo III)
- Oxidase do
citocromo c (Complexo IV)
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