単一ベータ（E190D）を運ぶハイブリッドF1とのF1-ATPaseとの温度感受性反応に関する単一分子研究（E190D）

F（1）-ATPaseは、ガンマサブユニットがアルファ（3）ベータ（3）シリンダーに対して回転する回転分子モーターです。統一ガンマ回転は、80度および40度の物質を含む120度ステップで、それぞれがATP結合とADP放出、およびそれぞれATP加水分解と無機リン酸放出によって開始されます。低温でのガンマ回転に関する以前の研究では、熱性菌PS3のF（1）-ATPaseの高温感受性（TS）反応ステップが9度以下で、80度の物質の前に介在する一時停止として9度以下で発見されました。ATPバインディングとADPリリースについて同じ角度。ただし、TS反応がどの反応が対応するかについては不明のままです。この研究では、TS反応の触媒状態、回転を同定するために、好熱性バチルスPS3からの変異F（1）（ベータE190D）が18度以下のTS反応の明確な一時停止を示したことがわかりました。ベータE190Dの単一コピーを運ぶハイブリッドF（1）は、18度Cで観察されました。ハイブリッドF（1）は、組み込まれたベータE190DのATP結合と同じ角度でTS反応の一時停止を示しました。運動学的分析では、TS反応はATP結合ステップではないことが明らかになりました。これらの発見は、TS反応がATP結合の前後にベータの構造的再配置であることを示唆しています。

F(1)-ATPase is a rotary molecular motor in which the gamma-subunit rotates against the alpha(3)beta(3) cylinder. The unitary gamma-rotation is a 120 degrees step comprising 80 and 40 degrees substeps, each of these initiated by ATP binding and ADP release and by ATP hydrolysis and inorganic phosphate release, respectively. In our previous study on gamma-rotation at low temperatures, a highly temperature-sensitive (TS) reaction step of F(1)-ATPase from thermophilic Bacillus PS3 was found below 9 degrees C as an intervening pause before the 80 degrees substep at the same angle for ATP binding and ADP release. However, it remains unclear as to which reaction step the TS reaction corresponds. In this study, we found that the mutant F(1)(beta E190D) from thermophilic Bacillus PS3 showed a clear pause of the TS reaction below 18 degrees C. In an attempt to identify the catalytic state of the TS reaction, the rotation of the hybrid F(1), carrying a single copy of beta E190D, was observed at 18 degrees C. The hybrid F(1) showed a pause of the TS reaction at the same angle as for the ATP binding of the incorporated beta E190D, although kinetic analysis revealed that the TS reaction is not the ATP binding step. These findings suggest that the TS reaction is a structural rearrangement of beta before or after ATP binding.