Структура крупнейшего белкового комплекса дыхательной цепи

Митохондрии производят АТФ — энергетическую валюту организма. Движущей силой этого процесса является электрохимический мембранный потенциал, создаваемый серией протонных насосов. Эти сложные макромолекулярные машины известны как дыхательная цепь. Структуру крупнейшего белкового комплекса дыхательной цепи — митохондриального комплекса I — удалось определить методом рентгеноструктурного анализа учёным из франкфуртского кластера передового опыта "Макромолекулярные комплексы" совместно с Университетом Фрайбурга.

"Митохондриальный комплекс I играет критическую роль в производстве клеточной энергии и также ассоциирован с возникновением таких заболеваний, как болезнь Паркинсона", — объясняет профессор Института биохимии II Университета Гёте Фолькер Циккерманн. Для работы дыхательной цепи во всех клетках организма должно быть достаточно кислорода. Энергия, высвобождаемая при биологическом окислении, используется для транспорта протонов с одной стороны внутренней митохондриальной мембраны на другую. Образующийся протонный градиент является "батареей" для синтеза АТФ.

Комплекс I переключается между двумя формами

Исследователей удивило: предыдущие работы предполагали, что редокс-реакции и транспорт протонов в комплексе I пространственно изолированы. Учёные из рабочих групп Циккерманна, профессора Харальда Швальбе и профессора Ульриха Брандта смогли на основе детального анализа структуры вывести, как эти два процесса связаны между собой. Это важный вклад в понимание элементарного процесса энергетического метаболизма.

Патофизиологически значимые свойства комплекса I

Давно известно, что комплекс I может обратимо переключаться между активной и неактивной формами. Это интерпретировали как защитный механизм против образования опасных свободных кислородных радикалов. Структура теперь чётко показывает, как эти две формы отличаются друг от друга и превращаются одна в другую. "Результаты исследования также дают важную информацию о молекулярной основе патофизиологически значимого свойства комплекса I, которое может быть важно для степени повреждения тканей после инфаркта миокарда", — поясняет Циккерманн.