고대 Rnf 기계의 적혈구 결합 나트륨 펌핑의 분자 원리

초록 Rnf 복합체는 전자가 페레독신에서 NAD +로 이동하고 이온(Na + 또는 H + )을 막을 가로질러 펌핑하여 ATP 합성을 구동하는 여러 혐기성 원핵 생물의 주요 호흡 효소입니다. Rnf는 원시 생물에서 널리 퍼져 있으며 Na + 펌핑 NADH-퀴논 산화환원효소(Nqr)의 진화적 전신입니다. Rnf는 역방향으로 작동하여 전기화학적 이온 기울기를 사용하여 NADH와 함께 페레독신 환원을 구동하고 질소화합물 및 이산화탄소 환원 효소에 저전위 전자를 제공합니다. 하지만 긴 거리 전자 전달을 Na + 전이와 연결하는 분자 원리는 여전히 불분명합니다. 여기서 우리는 Acetobacterium woodii의 Na + 펌핑 Rnf 복합체에서 전자 전달 경로를 따라 주요 기능 상태를 해결하고, 이를 통해 생화학적 기능 분석 및 원자적 분자 시뮬레이션과 결합하여 Na + 펌핑 메커니즘에 대한 중요한 통찰을 제공합니다. 우리는 독특한 막 내장 2Fe2S 클러스터의 환성이 전기적으로 Na +를 끌어당기고, 이는 차례로 나트륨 펌프와 NAD +의 환원을 구동하는 번갈아 막 접근을 통해 안팎의 전환을 촉발한다는 것을 보여줍니다. 우리의 연구는 산화환원 구동 이온 펌핑에 대한 고대 메커니즘을 밝혀내고 생물학적 시스템에서 에너지 전환을 지배하는 기본 원리에 대한 이해를 제공합니다.