Na、K-ATPaseの構造とメカニズム：機能部位とその相互作用

細胞膜Na、K-ATPaseは、活性陽イオン輸送タンパク質のp型ファミリーのメンバーです。最近、E1立体構造における関連する筋細胞質網状体Ca-AtPaseの分子構造は、2.6 A分解能で決定されています。さらに、E2コンフォメーションにおけるCa-ATPaseの理論モデルが利用可能です。これらの開発の結果、これらの構造データにより、すべてのP型陽イオンポンプによる活性陽イオン輸送のメカニズムの中心的な問題に対処する相同性モデルの構築が可能になりました。このレビューでは、NAの機能部位、基質（ATP）のK-ATPase、必須補因子（Mg（2+）イオン）、および輸送された陽イオン（Na（+）およびK（+））の官能部位に関する最近の証拠を関連付けています。分子構造。10個の膜貫通ヘリックスと明確に定義されたN、P、および細胞質ドメインを含むCa-ATPase構造の重要な要素は、Na、K-AtPase、H、K-AtPaseなどのすべてのPII型ポンプに共通しています。ただし、AlphaとBeta-Subunitsの両方で構成されるNa、K-AtPase、およびH、K-AtPaseの場合、サブユニット相互作用の領域にいくつかの詳細な違いがあるかもしれません。突然変異誘発、タンパク質分解切断、および遷移金属触媒酸化切断は、Na（+）、K（+）、ATP、およびMg（2+）イオンの結合に関与する残基に関する多くの証拠を提供し、E1-E2またはE1-に伴う変化P-E2-P立体構造遷移。触媒の異なるステップについて、膜貫通セグメントの活性部位とNa（+）およびK（+）部位の間のN、P、および細胞質ドメイン相互作用、および活性部位とK（+）部位の間の長距離相互作用に関連するこの証拠について説明します。サイクル。

The cell membrane Na,K-ATPase is a member of the P-type family of active cation transport proteins. Recently the molecular structure of the related sarcoplasmic reticulum Ca-ATPase in an E1 conformation has been determined at 2.6 A resolution. Furthermore, theoretical models of the Ca-ATPase in E2 conformations are available. As a result of these developments, these structural data have allowed construction of homology models that address the central questions of mechanism of active cation transport by all P-type cation pumps. This review relates recent evidence on functional sites of Na,K-ATPase for the substrate (ATP), the essential cofactor (Mg(2+) ions), and the transported cations (Na(+) and K(+)) to the molecular structure. The essential elements of the Ca-ATPase structure, including 10 transmembrane helices and well-defined N, P, and A cytoplasmic domains, are common to all PII-type pumps such as Na,K-ATPase and H,K-ATPases. However, for Na,K-ATPase and H,K-ATPase, which consist of both alpha- and beta-subunits, there may be some detailed differences in regions of subunit interactions. Mutagenesis, proteolytic cleavage, and transition metal-catalyzed oxidative cleavages are providing much evidence about residues involved in binding of Na(+), K(+), ATP, and Mg(2+) ions and changes accompanying E1-E2 or E1-P-E2-P conformational transitions. We discuss this evidence in relation to N, P, and A cytoplasmic domain interactions, and long-range interactions between the active site and the Na(+) and K(+) sites in the transmembrane segments, for the different steps of the catalytic cycle.