组氨酸连接处的构象门控协调呼吸复合物I中的质子转运

呼吸链复合体 I 是细胞代谢中的核心酶，它将 NADH 氧化释放的自由能转化为跨膜质子动力势，以驱动 ATP 合成；然而，其如何将氧化还原催化与定向质子跨膜转运相耦联的分子机制仍未得到解析。 在此，我们报道了来源于牛（Bos taurus）的复合体 I 的高分辨率冷冻电镜结构，这些结构是在旨在改变膜结构域中残基质子化状态的条件下捕获的。我们的结构揭示了关键通路连接点处的构象重排，这些重排重新配置了质子转移连接。 在 ND5 中，螺旋重排改变了组氨酸-248 在质子摄取通路与质子输出通路之间的连通性。在 ND4 中，组氨酸-220 的旋转异构变化交替实现质子摄取或沿膜结构域的侧向质子转移。结合分子模拟，我们的结构界定了赋予质子转移反应方向性的门控机制，并为复合体 I 中质子偶联的能量转导提供了一个理论框架。

呼吸链复合体I是细胞代谢中的核心酶，它将NADH氧化释放的自由能转化为跨膜质子驱动力，以驱动ATP合成；然而，其如何将氧化还原催化与定向质子转运偶联的分子机制仍未得到解析。在此，我们报道了来源于牛（Bos taurus）复合体I的高分辨率冷冻电镜结构，这些结构是在旨在改变膜结构域中残基质子化状态的条件下捕获的。我们的结构揭示了关键通路连接点处的构象重排，这些重排重新配置了质子转移连接。在ND5中，螺旋重排切换了组氨酸248在质子摄取通路与质子输出通路之间的连通性。在ND4中，组氨酸220的旋转异构变化交替地允许质子摄取或沿膜结构域的侧向质子转移。结合分子模拟，我们的结构界定了赋予质子转移反应方向性的门控机制，并为复合体I中质子偶联的能量转换提供了理论框架。

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🏷️ 呼吸复合物I 质子转运 冷冻电镜 构象门控 组氨酸残基 能量转导