結晶構造と単一分子分析による腸球菌Hirae V1-AtPaseの回転機構

イオン輸送回転式ATPaseでは、複合体における他のステーターサブユニットに対する内側ローターサブユニットの機械的回転は、ATP加水分解から電気化学電位への化学自由エネルギーの細胞膜を横切るイオンを汲み上げることにより変換されます。エネルギー変換の回転メカニズムを完全に理解するには、時空間分解能とサンプル環境が異なる複数の高度な方法でターゲットサンプルを分析することが不可欠です。ここでは、Enterococcus hirae V-ATPaseの水溶性V1部分に適用されるこのような戦略について説明します。この戦略には、結晶構造研究の統合と回転ダイナミクスとトルク生成の単一分子分析が含まれます。さらに、このアプローチによって得られた化学機械カップリングスキームの現在のモデルと、将来の見通しについて説明します。

In ion-transporting rotary ATPases, the mechanical rotation of inner rotor subunits against other stator subunits in the complex mediates conversion of chemical free energy from ATP hydrolysis into electrochemical potential by pumping ions across the cell membrane. To fully understand the rotational mechanism of energy conversion, it is essential to analyze a target sample by multiple advanced methods that differ in spatiotemporal resolutions and sample environments. Here, we describe such a strategy applied to the water-soluble V1 moiety of Enterococcus hirae V-ATPase; this strategy involves integration of crystal structure studies and single-molecule analysis of rotary dynamics and torque generation. In addition, we describe our current model of the chemo-mechanical coupling scheme obtained by this approach, as well as future prospects.