Sintase do ATP

A energia livre do gradiente eletroquímico de protões ao longo da membrana mitocondrial é aproveitada na síntese de ATP pela sintase do ATP (também conhecida por F₁-F₀-ATPase, Complexo V e ATPase-H⁺ do tipo F).

A sintase do ATP é composta por duas subestruturas principais que compreende 8 das 13 subunidades. Efraim Racker (1913 – 1991) descobriu que esta enzima possui duas unidades funcionais, F₀ e F₁. A subunidade F₀ é uma proteína transmembranar insolúvel em água, constituída por oito diferentes subunidades (somente 3 na E. coli) que contêm um canal de translocação de protões. A subunidade F₁ é uma proteína na periferia da membrana, solúvel em água, composta por cinco tipos de subunidades, que facilmente se dissociam da F₀ a partir do tratamento com ureia. A F₁ consegue hidrolisar o ATP mas não consegue sintetizá-lo. A partir de micrográficos eletrónicos do trabalho de Roderick Capaldi, demonstrou-se que as partículas F₁-F₀ da E. coli têm uma forma semelhante a um haltere, em que elas estão ligadas por uma haste central de 45 Å.

Subunidade F₁

A subunidade F₁ da F₁F₀-ATPase mitocondrial é um nonâmero α3β3γδε em que a subunidade β contém o sítio catalítico para a síntese de ATP e a subunidade δ é necessária para a ligação do F₁ à F₀. A estrutura de raios-X da F₁ da mitocôndria do coração bovino, determinada por John Walker e Andrew Leslie, revela que esta proteína esferoide (de 3440 resíduos, 371 kDa) tem 80 Å de altura e 100 Å de largura. As subunidades α e β da F₁, que possuem 20% de similaridade nas suas sequências e têm enrolamentos idênticos, estão dispostas alternadamente, como os gomos de uma laranja, na parte superior da hélice α formada pelo segmento C-terminal da subunidade γ. O C-terminal desta hélice projeta-se numa estrutura de 15 Å que está localizada na zona superior central da proteína. A disposição cíclica e as semelhanças estruturais entre as subunidades α e β da F₁ dá-lhe uma pseudo simetria rotacional. No entanto, a proteína é assimétrica. Isto deve-se em parte à presença da subunidade γ mas, mais importante, porque cada uma das subunidades α e β dispõem-se em conformações distintas. Assim, uma subunidade β (designada de β_TP) liga-se a uma molécula não hidrolisável de um análogo de difosfato de adenosina (ADP), denominado de ADPNP, a segunda subunidade (β_DP) liga-se ao ADP, e a terceira (β_E) tem um local livre de ligação. As subunidades α, embora se liguem ao ADPNP, também possuem, entre elas, diferenças na sua conformação. Os locais de ligação do ADP e ADPNP distanciam-se por 20 Å de um interface entre as subunidades α e β adjacentes e, de facto, todas incorporam alguns resíduos da outra subunidade adjacente. Embora 55% da subunidade γ, que compreende três segmentos, e as subunidades δ e ε não sejam visíveis na estrutura de raios-X da F₁-ATPase humana, elas conseguem ser observadas na estrutura raios-X da F₁-ATPase bovina. Esta estrutura, também determinada por Leslie e Walker, mostra que uma hélice C-terminal da subunidade γ efetua quatro voltas à sua extremidade N-terminal.

Subunidade F₀

O componente F₀ da F₁-F₀-ATPase da E. coli é composto por três subunidades transmembranares, a, b e c, que formam o complexo a₁b₂c_9-12. A subunidade F₀ da mitocôndria contem, adicionalmente, três subunidades diferentes, d, F6 e uma proteína conferral sensível à oligomicina (OSCP, do inglês “oligomycin-sensitivity conferral protein”), bem como as subunidades menores com funções desconhecidas: e, f, g e A6L. Diversas evidências indicam que a subunidade c hidrofóbica se associa, formando um ringue, com a unidade ab₂, localizada na sua periferia. A sequência da subunidade a sugere que este péptido hidrofóbico de 271 resíduos forma cinco hélices transmembranares. As subunidades b de 156 resíduos são compostas por uma hélice transmembranar ancorada a um domínio polar que se homodimeriza para formar uma dupla hélice α paralela. Mark Girvin e Robert Fillingame determinaram a estrutura de ressonância magnética nuclear (RMN) da subunidade c da E. coli. Mostraram que a subunidade c possui duas hélices α que estão ligadas por um loop polar de quatro resíduos e que estão dispostas numa forma semelhante a uma banana.

Outros assuntos relacionados:

– Fosforilação oxidativa

– Cadeia transportadora de eletrões

– Oxidorredutase da NADH-Q (Complexo I)

– Oxidorredutase da Coenzima Q (Complexo II)

– Complexo do citocromo bc1 (Complexo III)

– Oxidase do citocromo c (Complexo IV)