ATP-Synthese durch Rotations-Katalyse (Nobel-Vortrag)

Abstract

Die cyclische Modulation der Nucleotidbindungsstellen der drei β‐Untereinheiten durch eine Folge von Konformationsänderungen war eine mögliche Erklärung für den postulierten Bindungswechsel‐Mechanismus der ATP‐Synthase. In der Struktur der katalytischen Domäne F1 dieses Enzyms liegt im Kristall tatsächlich ein Komplex aus je drei um ein zentrales, α‐helicales Segment der γ‐Untereinheit alternierend angeordneten α‐ und β‐Untereinheiten vor. Dieser Komplex ist aufgrund unterschiedlicher Konformationen der sequenzidentischen β‐Untereinheiten asymmetrisch. Die Konformationswechsel werden durch die Rotation des starren, aber gekrümmten Segments herbeigeführt, wie inzwischen auch experimentell nachgewiesen wurde.

Pyrophosphate-bridged complexes with picomolar toxicity

“…Polyphosphates participate in several bioenergetic processes such as oxidative phosphorylation [19], oxidative decarboxylation (e.g. thiamine pyrophosphate) [22], ATP production, and energy storage [20,21].…”

Energie, Leben und ATP (Nobel-Vortrag)

“…Wir entwickelten die Hypothesen weiter und klärten andere Aspekte des Prozesses in den achtziger und frühen neunziger Jahren auf. Dann wurden ± wie John Walker, mein Mitpreisträger, berichtet [123] ± die Röntgenstrukturdaten aus seiner Arbeitsgruppe bekannt. Die Strukturinformationen über das katalytische Zentrum des für die Phosphorylierung erforderlichen Enzyms stützten den neuesten und am wenigsten akzeptierten Aspekt unserer Hypothesen.…”

“…[78] Diese neueren Aspekte der ATP-Synthase-Geschichte passen allerdings eher zum Vortrag meines Mitpreisträgers John Walker. [123] Vorher möchte ich aber noch einige zusätzliche wichtige und ungeklärte Facetten der Katalyse durch die ATP-Synthase diskutieren.…”

Design and Synthesis of New Macrocyclic Cyclophanes Using 1,3-Dioxane Units as Bridges: A Molecular “Rocking Chair”

“…Inspired by the intricate machinery of F 0 F 1 -ATP synthase that indicated the possibility of constructing devices at a molecular scale for the conversion of energy into work, a plethora of “molecular motors” and other “molecular devices” or “tools” such as compasses, 3a,b gyroscopes, 3a,b brakes,3c ratchets,3d turnstiles,3e shuttles,3f saddles,3g and mousetraps,3h have been reported. A vast majority of the molecular engines pertain to the rotaxane family, but [ n ]catenands, cryptands, and cyclophanes with a peculiar structure are also used in the design of molecular devices.…”