Crystal structure of a membrane-embedded H⁺-translocating pyrophosphatase

S.M. Lin, et al. Nature. 484, 399-404 (2012)

Speaker: Chin-Kun Tsai (蔡進焜)                                         Time: 13:00~14:00, Oct.31, 2012

Commentator: Prof. Woei-Jer Chuang (莊偉哲教授)          Place: Room 601

Abstract

H+-translocating pyrophosphatases (H+-PPases)是一個質子 pump，會以主動運輸的方式將質子運送到vacuolar膜上，並導致vacuoles的酸化。H+-PPases主要是利用代謝的副產物cytosolic PPi來提供能量進行質子的translocation。在過去的一些研究指出H+-PPases會以homodimers的形式位於原核生物、原生動物和植物的膜上。但直到現在仍然不清楚H+-PPases是如何水解PPi來提供能量進行質子的運輸，因此本篇的作者解出了2.35 Å resolution的Vigna radiata的H+-PPase，而且此H+-PPase上有結合一個imidodiphosphate (IDP)的substrate，並利用這個crystal structure來解釋H+-PPases的質子運輸機制。首先這個VrH+-PPase是由16個transmembrane (TM)的helices所組成的，其中10個TM helices組成外部結構，主要是維持蛋白的穩定性；而剩餘的6個TM helices形成一個可能的質子運輸通道。此通道中包含很多帶有電性的residues另外還有5個鎂離子來幫助IDP binding和質子的運輸， H+-PPases 水解PPi來提供能量接下來再將質子從active site送到vacuolar lumen，另外H+-PPase在vacuolar部分含有非常多的hydrophobic residues，這些residues會形成一個hydrophobic的閘道以避免質子的回流，並維持單向的質子運輸。因此再結合了生化跟結構方面的數據後，讓我們知道了H+-PPases是如何同時進行PPi水解和質子運輸的working model。

References

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