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【24h】

Crystal structure of a Na~+ - bound Na~+,K~+-ATPase preceding the E1P state

机译：在E1P状态之前与Na〜+结合的Na〜+，K〜+ -ATPase的晶体结构

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Na~+,K~+-ATPase pumps three Na~+ ions out of cells in exchange for two K~+ taken up from the extracellular medium per ATP molecule hydrolysed, thereby establishing Na~+ and K~+ gradients across the membrane in all animal cells. These ion gradients are used in many fundamental processes, notably excitation of nerve cells. Here we describe 2.8 A-resolution crystal structures of this ATPase from pig kidney with bound Na~+, ADP and aluminium fluoride, a stable phosphate analogue, with and without oligomycin that promotes Na~+ occlusion. These crystal structures represent a transition state preceding the phosphorylated intermediate (E1P) in which three Na~+ ions are occluded. Details of the Na+ -binding sites show how this ATPase functions as a Na~+ -specific pump, rejecting K~+ and Ca~(2+), even though its affinity for Na~+ is low (millimolar dissociation constant). A mechanism for sequential, cooperative Na~+ binding can now be formulated in atomic detail.%Na~+/K~+泵或Na~+、K~+-ATP酶表达在所有动物细胞的胞质膜上。对每个被水解的ATP分子来说，它将三个钠离子从细胞中抽出，以交换来自细胞外介质的两个钾离子，从而建立跨越细胞膜的Na~+和K~+梯度。Ryuta Kanai等人获得了来自猪肾的这一Na~+、K~+-ATP酶的几个X-射线晶体结构，它处于在磷酸化中间体之前的一个状态。对Na~+-结合点所做的分析，显示了这一ATP酶是怎样作为一个Na~+-特异性泵发挥功能、拒绝K~+和Ca~(2+)的，尽管对Na~+的亲和度相当低。这些晶体结构还可解释"寡霉素"的作用机制，后者是一种抗生素，通过稳定一个磷酸化中间体状态（三个Na~+离子被吸收在其中）来抑制这一ATP酶。
机译：Na〜+，K〜+ -ATPase将三个Na〜+离子泵出细胞，以每个水解的ATP分子从细胞外介质中吸收的两个K〜+交换，从而在整个膜上形成Na〜+和K〜+梯度。所有动物细胞这些离子梯度用于许多基本过程，尤其是神经细胞的激发。在这里，我们描述了来自猪肾脏的ATPase的2.8 A分辨率晶体结构，其结合了Na〜+，ADP和氟化铝（一种稳定的磷酸盐类似物），有或没有促进Na〜+闭塞的寡霉素。这些晶体结构代表了在磷化中间体（E1P）之前的一个过渡态，其中三个Na〜+离子被吸留。 Na +结合位点的细节显示了该ATPase如何作为Na〜+特异性泵发挥作用，即使其对Na〜+的亲和力很低（毫摩尔解离常数），也排斥K〜+和Ca〜（2+）。现在可以用原子的细节来描述一种顺序的，协同的Na〜+结合的机制。％Na〜+ / K〜+泵或Na〜+，K〜+ -ATP酶表达在所有动物细胞的胞质膜上。对每个被分解的ATP分子而言，可以通过三个钠离子从细胞中抽出，以交换来自细胞外介质的两个钾离子，从而建立跨越细胞膜的Na〜+和K〜+梯度。人获得了来自猪肾的这一Na〜+，K〜+ -ATP酶的几个X射线晶体结构，它位于磷酸化中间体之前的一个状态。对Na〜+-结合点处理的分析，显示了这一ATP酶是怎样作为一个Na〜+-一定泵发挥功能，拒绝K〜+和Ca〜（2+）的，甚至对Na〜+的亲和度相当低。这些晶体结构彻底解释“寡霉素”的作用机理，另外是一种抗生素，通过稳定一个磷酸化中间体状态（三个Na〜+离子被吸收在其中）来抑制这一ATP酶。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2013年第7470期|201-206b1|共7页
  • 作者

    Ryuta Kanai; Haruo Ogawa; Bente Vilsen; Flemming Cornelius; Chikashi Toypshima;

  • 作者单位

    Institute of Molecular and Cellular Biosciences, The University of Tokyo, Bunkyo- ku, Tokyo 113-0032, Japan;

    Institute of Molecular and Cellular Biosciences, The University of Tokyo, Bunkyo- ku, Tokyo 113-0032, Japan;

    Department of Biomedicine, Aarhus University, 8000 Aarhus C, Denmark;

    Department of Biomedicine, Aarhus University, 8000 Aarhus C, Denmark;

    Institute of Molecular and Cellular Biosciences, The University of Tokyo, Bunkyo- ku, Tokyo 113-0032, Japan;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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