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Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America2012Sep18Vol.109issue(38)

酵母Nadh Dehydrogenase(NDI1)の構造は、水と脂質可溶性基質の重複する結合部位を明らかにしています

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文献タイプ:
  • Journal Article
  • Research Support, N.I.H., Extramural
  • Research Support, Non-U.S. Gov't
概要
Abstract

バイオエネルギーは、複合体I-Vで構成される呼吸器系によってミトコンドリアで効率的に生成されます。さまざまな生物では、複雑なIは、プロトンポンピングなしで、FADを介してFADを介してNADHからキノーネへの電子の移動を触媒する代替NADH-キノンオキシドレダクターゼ(NDH-2)に置き換えることができます。Saccharomyces cerevisiaeのNdi1タンパク質は、マトリックスに向けられた単調膜タンパク質です。多くの研究が、複合体I障害に対する治療薬としてのNDI1の潜在的な使用を調査しており、NDH-2酵素は、マラリアおよび結核の原因物質に対する治療の潜在的な治療標的として浮上しています。ここでは、NDI1の結晶構造をその基質を含まないNAD(+) - およびユビキノン - (UQ2)複合状態に示します。構造は、NDI1が親密な二量体を形成する末梢膜タンパク質であることを明らかにしています。これにより、二量体内のモノマー単位の梱包が両親膜膜 - アンカーのドメイン構造を作成します。重要なことに、NDI1-NAD(+)およびNDI1-UQ2複合体の構造は、NAD(+)およびキノン基質の重複する結合部位を示しています。

バイオエネルギーは、複合体I-Vで構成される呼吸器系によってミトコンドリアで効率的に生成されます。さまざまな生物では、複雑なIは、プロトンポンピングなしで、FADを介してFADを介してNADHからキノーネへの電子の移動を触媒する代替NADH-キノンオキシドレダクターゼ(NDH-2)に置き換えることができます。Saccharomyces cerevisiaeのNdi1タンパク質は、マトリックスに向けられた単調膜タンパク質です。多くの研究が、複合体I障害に対する治療薬としてのNDI1の潜在的な使用を調査しており、NDH-2酵素は、マラリアおよび結核の原因物質に対する治療の潜在的な治療標的として浮上しています。ここでは、NDI1の結晶構造をその基質を含まないNAD(+) - およびユビキノン - (UQ2)複合状態に示します。構造は、NDI1が親密な二量体を形成する末梢膜タンパク質であることを明らかにしています。これにより、二量体内のモノマー単位の梱包が両親膜膜 - アンカーのドメイン構造を作成します。重要なことに、NDI1-NAD(+)およびNDI1-UQ2複合体の構造は、NAD(+)およびキノン基質の重複する結合部位を示しています。

Bioenergy is efficiently produced in the mitochondria by the respiratory system consisting of complexes I-V. In various organisms, complex I can be replaced by the alternative NADH-quinone oxidoreductase (NDH-2), which catalyzes the transfer of an electron from NADH via FAD to quinone, without proton pumping. The Ndi1 protein from Saccharomyces cerevisiae is a monotopic membrane protein, directed to the matrix. A number of studies have investigated the potential use of Ndi1 as a therapeutic agent against complex I disorders, and the NDH-2 enzymes have emerged as potential therapeutic targets for treatments against the causative agents of malaria and tuberculosis. Here we present the crystal structures of Ndi1 in its substrate-free, NAD(+)- and ubiquinone- (UQ2) complexed states. The structures reveal that Ndi1 is a peripheral membrane protein forming an intimate dimer, in which packing of the monomeric units within the dimer creates an amphiphilic membrane-anchor domain structure. Crucially, the structures of the Ndi1-NAD(+) and Ndi1-UQ2 complexes show overlapping binding sites for the NAD(+) and quinone substrates.

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