Adenozin-trifoszfát

Adenozin-trifoszfát
Adenosintriphosphat protoniert.svg
Az adenozin-trifoszfát ATP 4– szerkezete , domináns faj vizes oldatban
Atp exp.qutemol-ball.png
ATP (kémiai szerkezet) .svg
Azonosítás
IUPAC név adenozin-5 '- (tetrahidrogén-trifoszfát)
Szinonimák

Adenozin-5'-trifoszfát

N o CAS 56-65-5
N o ECHA 100 000 258
N o EC 200-283-2
DrugBank DB00171
PubChem 5957
ChEBI 15422
Mosoly Nc1ncnc2n (cnc12) [C @ H] 1O [C @ H] (COP (O) (= O) OP (O) (= O) OP (O) (O) = O) [C @ H] ( O) [C @ H] 1O
PubChem , 3D nézet
InChI Std. InChI: 3D nézet
InChI = 1S / C10H16N5O13P3 / c11-8-5-9 (13-2-12-8) 15 (3-14-5) 10-7 (17) 6 (16) 4 (26-10) 1-25-30 (21.22) 28-31 (23.24) 27-29 (18.19) 20 / h2-4.6-7,10,16-17H, 1H2, (H, 21.22) (H, 23.24) (H2.11) 12,13) ​​(H2,18,19,20) / t4-, 6-, 7-, 10- / m1 / s1
Std. InChIKey:
ZKHQWZAMYRWXGA-KQYNXXCUSA-N
Kémiai tulajdonságok
Képlet C 10 H 16 N 5 O 13 P 3   [Az izomerek]
Moláris tömeg 507,181 ± 0,014  g / mol
C 23,68%, H 3,18%, N 13,81%, O 41,01%, P 18,32%,
Egység SI és STP hiányában.

A adenozin-trifoszfát vagy ATP , egy nukleotid kialakítva nukleozid egy trifoszfát . A biokémia az összes ismert élőlény, ATP szolgáltatja az energiát szükséges kémiai reakciók az anyagcsere , a mozgás , a sejtosztódás , illetve a hatóanyag szállítására a kémiai anyagok között a biológiai membránok . Annak érdekében, hogy kiadja ezt az energiát, az ATP molekulát hasítjuk , a hidrolízis , a adenozin-difoszfát (ADP) és foszfát , mely reakció kíséri változás szabványos szabad entalpiája ΔG 0 ' a -30,5  kJ  mol -1 . A sejtek ezután az ADP-ből az ATP-t lényegében három módon regenerálják: oxidatív foszforilezéssel a sejtlégzés keretében , fotofoszforilezéssel a fotoszintézis részeként , valamint foszforilezéssel a szubsztráton bizonyos exergonikus kémiai reakciók során, például glikolízis vagy Krebs-ciklus során. . Így az emberi test bármikor csak körülbelül 250  g ATP-t tartalmaz, de minden nap a saját súlyának nagyságrendjében fogyaszt és regenerálódik ATP-ben.

Az ATP-molekula egy trifoszfát-csoport kötődik a atom a szén-dioxid- 5 „végén egy maradékot a ribóz , a pentóz , beleértve a szénatom 1” kötődik az atom a nitrogén 9 „egy maradéka adenin , egy bázis purin . A trifoszfátcsoport két P - O - P foszfoanhidrid kötése nagy átviteli potenciállal rendelkező kötés, vagyis hogy hidrolízissel hasítva nagy mennyiségű energiát szabadít fel: ez exergon reakció . Egy ilyen exergon reakció összekapcsolása endergon reakcióval , vagyis olyan energiával, amely elnyeli az energiát, ez utóbbi termodinamikailag lehetővé válik. Ily módon az anyagcsere-reakciók, amelyek energiát igényelnek, például a bioszintézis- reakciók , amelyek spontán, nagyon lassan vagy egyáltalán nem fordulnak elő, a sejtekben sokkal gyorsabban lejátszódhatnak.

ATP a prekurzor számos kofaktorok enzim fontos, mint a NAD + , vagy CoA . Ez egy foszfátcsoport transzfer koenzim, amely nem kovalensen kapcsolódik a kináz család enzimjeihez . Az utóbbi részt vesznek a transzdukció egyes sejt jelátviteli utak , a foszforiláció a megcélzott fehérjék és enzimek, az aktivitása, amely így szabályozott, vagy foszforilezése lipidek . Az ATP az adenilát-cikláz szubsztrátja is , amely ciklikus AMP-vé alakítja át . Ez egy intracelluláris másodlagos hírvivő, amely átveszi különösen a hormonoktól , mint például a glukagon és az adrenalin , hogy befolyásolja a glikogén , a szénhidrátok és általában a lipidek metabolizmusát . Az ATP koncentrációja és az AMP koncentrációja közötti arányt a sejtek energiaterhelésük, vagyis a rendelkezésükre álló energiamennyiség meghatározásához használják fel, amely az esettől függően lehetővé teszi számukra, hogy anyagcseréjüket a termelés felé irányítsák, ill. az anyagcsere-energia tárolása. Továbbá az ATP-t az RNS-polimerázok használják a DNS riboszomális RNS-be és messenger-RNS- be történő transzkripciójának folyamatában .

Az ATP-t 1929-ben fedezte fel Karl Lohmann német biokémikus , ezzel párhuzamosan pedig amerikai biokémikusok, Cyrus Fiske és Indian Yellapragada Subbarao  (in) . A német Fritz Albert Lipmann javasolta, hogy közvetítő szerepet töltsön be az energiát felszabadító reakciók és az azt elnyelő reakciók között. Az ATP-t először a laboratóriumban szintetizálták 1948-ban, Alexander Robert Todd .

Tulajdonságok

Fizika és kémia

Az ATP adeninből , ribózból és három foszfátcsoportból áll , amelyek trifoszfátcsoportot alkotnak . Ezt a három foszfátcsoportot ribózztól kifelé görög α ( alfa ), β ( béta ) és γ ( gamma ) betűkkel jelöljük . Az ATP tehát szorosan kapcsolódik az AMP-hez , az RNS egyik monomerjéhez és a dAMP-hoz , a DNS egyik monomerjéhez . Az ATP vízben nagyon jól oldódik. A vizes oldatban viszonylag stabil marad , pH-ja 6,8 és 7,4 között van, de savasabb vagy bázikusabb pH-n gyorsan hidrolizál . Ezért az ATP leginkább vízmentes sóként tárolható .

Az ATP viszont instabil, amint már nincs semleges pH pufferoldatban . Ezután hidrolizálódik ADP-vé és foszfáttá. Ennek az az oka, hogy az egyrészt a vízmolekulák, másrészt az ADP és a foszfát közötti hidrogénkötések erősebbek, mint a P - O - P foszfoanhidridkötések, amelyek egyesítik a foszfátcsoportokat az ATP molekulában. Ezért az ATP hajlamos hosszabb vagy rövidebb idő elteltével szinte teljes mértékben disszociálni ADP-be és foszfátba, amikor vízben oldódik.

Semleges vizes oldatban az oldott ATP-t négyszer ionizálják , így az ATP 4– anion képződik , kis arányban ATP 3– ionokkal .

Mivel az ATP-nek több negatív töltésű csoportja van semleges oldatban, nagy affinitással kelátképezheti a fém kationjait . A közös fémkationok némelyikének kötési állandója moláris értéke a következő:

Ezek a kölcsönhatások elég erősek ahhoz, hogy az ATP 4– nagy része jelen legyen az Mg 2+ -val komplexált sejtekben .

Termodinamika

Ha a termodinamikai rendszer messze van az egyensúlytól, akkor van egy szabad entalpija, amely lehetővé teszi a termodinamikai értelemben vett munka elvégzését . Az élő sejtek az ATP és az ADP közötti koncentrációarányt közel 5 értéken tartják, ami körülbelül tíz nagyságrenddel magasabb, mint az egyensúlyi helyzetben kialakult koncentrációarány, ahol szinte minden ATP disszociál ADP-ben és foszfátban. Ennek az egyensúlytól való eltérésnek köszönhetően az ATP hidrolízise ADP-vel és foszfáttal nagy mennyiségű energiát szabadít fel.

A molekula energiáját felszabadítja az ATP szomszédos foszfátcsoportjait megkötő két foszfoanhidrid kötés hidrolízise. Emiatt a kényelem kedvéért, de helytelenül ezeket a foszfoanhidrid kötéseket gyakran energiadús kötéseknek nevezik. Ez a tulajdonság azonban félrevezető, mivel ezek a kötelékek önmagukban nem tartalmaznak több energiát, mint a többiek, és szakadásukhoz aktivációs energiához kell hozzájárulni, mint bármely más kötés megszakadásához; csak molekuláris környezetükben van hidrolízisük exergonikus , standard szabad entalpia- variációja −30,5  kJ  mol −1 (negatív, mert energia szabadul fel a reakció során):

ATP + 2 H 2 O→ ADP + Pi + H 3 O + : ΔG 0 ′ = −30,5  kJ  mol −1 .

Ezzel szemben az ADP és az ATP közötti foszforilezési reakció endergonikus , a szokásos szabad entalpia-változás 30,5  kJ  mol −1 (pozitív, mert az energia felszívódik a reakció során):

ADP + Pi + H 3 O +→ ATP + 2 H 2 O : ΔG 0 ′ = 30,5  kJ  mol -1 .

Az ATP hidrolízisreakciója AMP-vel és pirofoszfát HP 2 O 7 3-exergonikusabb, standard szabad entalpia-variációja −45,6  kJ  mol −1  :

ATP + 2 H 2 O→ AMP + PPi + H 3 O + : ΔG 0 ′ = −45,6  kJ  mol −1 .

Biológiai funkciók

A sejtek anyagcseréje, szerveződése és mobilitása

ATP fogyasztják sejtek által biokémiai és élettani folyamatok , amelyek megkövetelik az energia, az úgynevezett endergonic , és folyamatosan újratermelődik, amely eljárásokat energiát bocsátanak, az úgynevezett exergonic . Ily módon az ATP lehetővé teszi az energia átadását a térben elkülönülő folyamatok között. Ez a fő energiaforrás a legtöbb celluláris funkciók, mint például a metabolizmus , bioszintézis , aktív transzport révén a biológiai membránokon , vagy akár a motilitás a sejtek és a mozgásszervi komplex organizmusok ( izomösszehúzódás )..

Az ATP a sejtszerkezet fenntartásában, valamint mobilitásában is részt vesz, megkönnyítve a citoszkeleton elemeinek összeszerelését és szétszerelését . Hasonlóképpen biztosítja az izomösszehúzódás energiáját az aktin és a miozin szálak rövidülésének katalizálásával , amely az állatok alapvető szükséglete , elengedhetetlen a mozgásukhoz és a légzésükhöz - mind tüdőjük szellőztetése, mind pedig a működése szempontjából. azok szívét , felelős keringő azok oxigéndús vért az egész testet .

Sejtjelzés

Az ATP részt vesz a sejtjelzés mechanizmusaiban abban, hogy purinerg receptorok  (in) ismerik fel őket , amelyek talán az emlősök szöveteiben a leggyakoribb receptorok . Ebben emberben , ezt a szerepet a sejt jelátviteli fontos mind a központi idegrendszerben , és a perifériás idegrendszerben . A P2-purinerg receptorok aktiválódnak azáltal, hogy az ATP felszabadul a szinapszisokból , az axonokból és a gliasejtekből . A P2Y receptorok (in) például kapcsolt receptorok G-fehérjék, amelyek modulálják az intracelluláris kalciumszintet, és néha a ciklikus AMP szintjét is .  

A sejtek belsejében az ATP-t a kinázok használják foszfátcsoportok forrásaként foszforilezések végrehajtására . A fehérjék és a membrán lipidek foszforilezése a jelátvitel általános formája . Például a fehérjék aktiválódását a MAP kinázokkal végzett kaszkádos foszforilációk figyelhetik meg . Az ATP az adenilát-cikláz szubsztrátja is , amely ciklikus AMP-t termel , egy másodlagos hírvivőt, amely kiváltja a kalcium felszabadulását intracelluláris tárolási pontjaiból. A jelátvitel ilyen formája különösen fontos az agy működésében , bár más sejtes folyamatok sokaságában is részt vesz.

DNS replikáció és transzkripció RNS-be

Az összes ismert élőlény, a dezoxi-ribonukleotidok alkotó DNS előállítása egy ribonukleotid reduktáz (RNR) a megfelelő ribonukleotidok . Ezek az enzimek csökkentik a maradékot a ribóz a dezoxiribóz egy csoportja szulfhidril -SH a maradékot cisztein képező diszulfidkötés egy másik cisztein-maradék a reakcióban. Redukált formájuk tioredoxin vagy glutaredoxin hatására regenerálódik .

A ribonukleotid-reduktázok és a kapcsolódó enzimek szabályozása fenntartja a sejtben az egyensúlyt a dezoxiribonukleotidok és a ribonukleotidok között egymáshoz viszonyítva. A dezoxiribonukleotidok túl alacsony koncentrációja gátolja a DNS-helyreállítást és -replikációt , ami végső soron elpusztítja a sejtet, míg a különböző dezoxiribonukleotidok koncentrációinak rendellenes kapcsolata mutagén, mivel megnő a valószínûsége annak, hogy a DNS-polimerázok DNS-replikációja során hibás nukleáris bázist építenek be . A ribonukleotid-reduktázok szabályozása vagy a specifikussági különbségek valószínűleg e dezoxiribonukleotidkészleten belüli egyensúly megváltozásának eredetét jelentik, amelyet sejtes stressz , például hipoxia esetén észleltek .

A DNS riboszomális RNS-be és messenger RNS- be történő átírása során az ATP egyike annak a négy nukleotidnak, amelyeket az RNS-polimerázok beépítettek az RNS- be . A polimerizáció előállításához szükséges energia az ATP pirofoszfát- csoportjának hidrolíziséből származik . A folyamat megegyezik a DNS bioszintézisével, azzal az eltéréssel, hogy ATP-t használnak a dezoxi- adenozin- trifoszfát (dATP) helyett .

Regenerálás

Az ATP intracelluláris koncentrációja jellemzően 1-10 mmol / l nagyságrendű  . Az ATP regenerálható az ADP-ből a szénhidrátok vagy lipidek oxidációjával felszabaduló energia segítségével, amelyet sejtlégzésnek neveznek . Körülbelül 30 ATP molekula állítható elő minden oxidált glükózmolekulához . Az ózok (cukrok) már részben oxidált molekulák, így egy zsírsav szénatomonként több ATP-molekulát képes előállítani (16 a palmitát és 6 a glükóz esetében), és a test tartalékainak és energiaellátásának nagy részét képezi; de a cukrok vízben oldódva könnyebben hozzáférhetők és oxidálhatók. A nem fotoszintetikus eukarióták által előállított ATP legnagyobb része a mitokondriumban található oxidatív foszforilációból származik . A β-oxidáció és a Krebs-ciklus a mitokondriumokban is végbemegy, amelyek akár a sejt térfogatának negyedét is elfoglalhatják; Az ezen organizmusok által termelt ATP fennmaradó részét foszforilezéssel regenerálják a szubsztrát szintjén , például glikolízis során vagy a citoplazmában történő fermentációval . A növények és a fotoszintetikus baktériumok viszont lényegében fotofoszforilezést hoznak létre ATP-ben .

Glikolízis

A glükóz alakítjuk piruvát egy metabolikus út nevű glikolízis . A legtöbb élőlény megvalósítani ezt az átalakítást a citoplazmában való sejtek , de néhány egysejtűek , mint például a class of kinetoplastid , magatartás organelle szakosodott úgynevezett glycosome . Az így oxidált glükózmolekulákhoz két ATP-molekula termelődik két enzim szintjén, amelyek foszforilezést hajtanak végre a szubsztrát szintjén  : foszfoglicerát-kináz és piruvát-kináz . Két NADH molekula is termelődik a NAD + -ból , amelyeket a légzési lánc oxidálhat és további ATP-molekulákat állíthat elő. A glikolízis végén keletkező piruvát a Krebs-ciklus szubsztrátja .

Krebs ciklus

A mitokondriumok , piruvát van oxidálva a piruvát-dehidrogenáz komplex alkotnak acetil-CoA . Ez utóbbi CO 2 -vá oxidálódik, NADH és FADH 2a Krebs-ciklus által , szintén GTP előállításával , amely energetikailag egyenértékű az ATP-vel.

NADH és FADH 2átadják elektronok nagy transzfer potenciál a légzési lánc , amely termel további ATP molekulák oxidatív foszforiláció , amelynek mértéke 2-3 molekula ATP egy molekula NADH, és 1-től 2 molekula ATP per FADH 2. A nem fotoszintetikus sejtek ATP- jének legnagyobb részét ily módon állítják elő. Bár a Krebs-ciklus nem igényli közvetlenül oxigén O 2 jelenlétét, nem tud működni nélküle, mert az oxigén az utolsó elfogadója az elektronoknak a légzési láncban, lehetővé téve a NAD + és FAD regenerálódását a NADH-ból és a FADH-ból 2a Krebs-ciklus produkálja: oxigén hiányában ez utóbbi NAD + és FAD hiánya miatt megszűnik .

Oxidatív foszforiláció

Az elektronok áramlása a légzési láncon keresztül lehetővé teszi a protonok kiszivattyúzását a mitokondriális mátrixból , amely a kapott protonkoncentráció- gradiens miatt membránelektrokémiai potenciált generál a belső mitokondriális membránon . A disszipáció e elektrokémiai membránpotenciál által ATP szintetázok biztosítja a szükséges energiát a foszforiláció a ADP ATP: ezt nevezik kemiozmotikus kapcsolási között légzési lánc és foszforilezését ADP. Az ATP-szintáz egy komplex enzim, amelynek molekuláris rotora van, amelyet a protonok visszafolyása hajt a mitokondriális intermembrán térből, és amely utóbbi energiáját az ADP-foszforiláció szintjére továbbítja.

Regenerálása ATP mitokondriumok a NADH elő a citoszolban magában halad a belső mitokondrium-hártyán keresztül NADH a mitokondriális mátrixban és NAD + a másik irányba. Valójában ezek a molekulák önmagukban nem képesek átjutni ezen a membránon, ezért nagy átviteli potenciállal rendelkező elektronjaik keresztezik azt. Az eukarióta ennek lényegében két módját használja: a malát-aszpartát transzfert , és kisebb mértékben a glicerin-3-foszfát transzferjét .

ATP / ADP transzlok

A NAD + esetében megfigyeltekhez hasonlóan a mitokondriumokban regenerált ATP-t főleg a citoplazmában és a magban fogyasztják , ahol ADP képződik, amelyet a sejteken belül ATP-nek kell foszforilezni. Ezek az anyagáramok magukban foglalják az ADP keringését a belső mitokondriális membránon keresztül a citoszoltól a mitokondriális mátrixig, míg a mitokondriumokban regenerált ATP keresztezi ezt a membránt fordított irányban, hogy a citoszolban és a magban elfogyasszák. Mivel a belső mitokondriális membrán az ADP-t és az ATP-t is áthatolhatatlan, ezeknek a molekuláknak átengedniük kell az integrált membránfehérjéket, az úgynevezett ATP / ADP transzlokákat, hogy átkeljenek rajta.

A növények , az ATP által termelt photophosphorylation a membrán a tilakoidok belsejében a kloroplasztok . Az elv hasonló a végrehajtott keretében oxidatív foszforiláció , a kemiozmotikus kapcsolási az azonos jellegű, azzal a különbséggel, hogy a fényenergiát a fotonok által rögzített fotoszintetikus pigmentek , és nem a oxidációját a szénhidrátok és lipidek . Ennek az ATP-nek egy részét a kloroplaszt fogyasztja szénhidrátok előállítására a Calvin-ciklus során .

A test ATP készletei nem haladják meg a fogyasztás néhány másodpercét. Elvileg az ATP-t folyamatosan újrahasznosítják, és minden olyan folyamat, amely blokkolja a regenerálódását, gyorsan a szennyezett szervezet halálát okozza. Ez a helyzet például az egyes harci gázok erre a célra tervezett, vagy a mérgek, mint például a cianid , amely blokkolja a citokróm c -oxidáz a légzési lánc a mitokondriumokban , illetve arzén , amely helyettesíti a foszfor, és teszi használhatatlanná a foszfor-molekulák.

A kreatin akkumulátorként játszhat, amely nagy potenciálú foszfátcsoport transzfert tárol egy ATP-molekulától, amelyet később át lehet vinni egy ADP-molekulába az ATP regenerálásához:

Kreatin.svg   + ATP    ADP +      Kreatinphosphat.svg
Kreatin   Foszfokreatin
Kreatin-kináz - EC 2.7.3.2

ATP, mint olyan nem lehet tárolni a sejtekben, így a metabolikus energia tárolódik például lipidek a zsírszövetben vagy a szénhidrátok , például a glikogén az állatok vagy a keményítő a állatokban. Növényekben .

Szabályozás

Az ATP termelődését az eukarióta aerob sejtekben szorosan szabályozza az alloszterikus , a visszacsatolás és a glikolízis és az oxidatív foszforiláció különféle enzimjeinek szubsztrátjainak koncentrációja . Az ellenőrzési pontok olyan reakciókban találhatók, amelyek termodinamikailag annyira kedvezőek, hogy fiziológiai körülmények között valójában irreverzibilisek.

Glikolízis

A hexokinázt közvetlenül gátolja az általa katalizált reakció terméke , nevezetesen a glükóz-6-foszfát , míg a piruvát-kinázt maga az ATP gátolja. A glikolízis szabályozásának fő pontja a foszfofruktokináz (PFK), amelyet alloszterikusan gátolnak, ha az ATP bőséges, de akkor aktiválódik, amikor az AMP bőséges. Ennek az enzimnek az ATP általi gátlása szokatlan, mivel az ATP a katalizált reakció szubsztrátja. Ennek az enzimnek biológiailag aktív formája egy tetramer, amely két lehetséges konformációban létezik, amelyek közül csak az egyik kötődhet a fruktóz-6-foszfáthoz , amely ennek az enzimnek a második szubsztrátja. A fehérje két ATP-kötőhellyel rendelkezik: az aktív hely mindkét konformációban hozzáférhető, de az ATP a gátló helyhez való kötődése stabilizálja a konformációt, amely csak gyengén kötődik a fruktóz-6-foszfáthoz. Bizonyos számú más kis molekula képes kompenzálni az ATP gátló hatását, és ezáltal újra aktiválni a foszfofruktokinázt; ez a helyzet például a ciklikus AMP , az ionok ammónium , ionok foszfátjának , a fruktóz-1,6-biszfoszfát és fruktóz-2,6-biszfoszfát .

Krebs ciklus

A Krebs-ciklust alapvetően kulcsfontosságú szubsztrátjainak elérhetősége szabályozza , különös tekintettel a NAD + és NADH koncentrációjának, valamint a kalcium , foszfát , ATP, ADP és AMP koncentrációinak arányára . A citrát egy inhibitora a citrát-szintáz keresztül ható visszacsatolás , és inhibitora foszfofruktokináz , amely kötődik a szabályozás a Krebs-ciklus, hogy, hogy a glikolízis .

Oxidatív foszforiláció

Az oxidatív foszforilezés szabályozása lényegében a citokróm c- oxidázon alapul , amelyet a szubsztrátja, nevezetesen a redukált citokróm c elérhetősége szabályoz . A rendelkezésre álló redukált citokróm c mennyisége közvetlenül függ a többi szubsztrát mennyiségétől:

1 / 2 NADH + oxidált cyt c + ADP + Pi  1 / 2 NAD + + csökkentett cyt c + ATP, 

ezért az alábbi egyenlet levonható ebből az egyensúlyból:

Tehát a magas [NADH]  ⁄  [NAD + ] koncentráció arány vagy a magas [ADP] [Pi]  ⁄  [ATP] koncentráció arány (ennek az egyenlőségnek a jobb oldala) egy [ csökkentett cyt c ]  ⁄ koncentráció arányt jelent  [ oxidált cyt c ] (bal végtag), azaz a redukált citokróm c magas koncentrációja és a citokróm c oxidáz erős aktivitása .

További szabályozási szintet vezet be az ATP és NADH transzport sebessége a mitokondriális mátrix és a citoszol között .

Fehérjekötések

Egyes fehérjék , amelyek kötődnek az ATP van egy jellegzetes összecsukható úgynevezett Rossmann szeres , egy általános szerkezeti motívum a fehérjék, amelyek kötődnek a nukleotidokat , mint például azok, amelyek kötődnek az NAD . A leggyakoribb ATP-kötő fehérjék, az úgynevezett kinázok , néhány közös szerkezeti jellemzővel rendelkeznek. A protein kinázok , amelyek a kinázok legnagyobb csoportja, és az ATP kötődésében és a foszfát csoport transzferekben speciális szerkezeti jellemzőkkel rendelkeznek.

ATP általában megköveteli a jelenlétét egy kétértékű kation képez komplexet a fehérjékkel . Szinte mindig a magnézium Mg 2+ kationja , amely az ATP foszfátcsoportjaihoz kötődik. Ez a kation lényegesen csökkenti a disszociációs állandója az ATP - protein komplex anélkül képes a enzimet , hogy katalizálja a kémiai reakció , ha az ATP megkötését. A magnézium-kationok jelenléte mechanizmust jelenthet a kinázok szabályozására.

ATP analógok

In vitro kísérletekben gyakran használják , hogy tanulmányozzák a biokémiai folyamatok járó ATP, és inhibitorai a enzimek ATP-t használva, mint például kinázok , hasznos eszközök vizsgálata kötődési és átmeneti állapotokra. Részt olyan reakciókban, amelyek bevonják az ATP. Az ATP -hez hasonlóan használják a röntgenkristályográfiában is , hogy a fehérjék szerkezetét komplex képezzék az ATP-vel, gyakran más szubsztrátokkal kombinálva. A leghasznosabb ATP-analógok azok, amelyek nem hidrolizálnak, mint az ATP, és blokkolják az enzimet az ATP-enzim komplexhez közeli állapotban. Az adenozin 5 '- [γ-tio] trifoszfát (ATPγS) például az ATP analógja, amelyet nagyon gyakran használnak a laboratóriumban: a γ foszfát oxigénatomjának egyik atomját kénatom helyettesíti , és az ATPγS lényegesen lassabban hidrolizál, mint az ATP, így gátolja az ATP-molekula hidrolízisétől függő folyamatokat. Vannak azonban olyan enzimek, amelyek elég nagy koncentrációban képesek meglehetősen nagy sebességgel hidrolizálni őket, ami azt jelenti, hogy óvatosan kell értelmezni az ilyen inhibitorokkal elért eredményeket.

A krisztallográfia, hidrolízis átmeneti állapotok vannak vizsgáltuk komplexek vanadát ionok .

Megjegyzések és hivatkozások

  1. számított molekulatömege a „  atomsúlya a Elements 2007  ” on www.chem.qmul.ac.uk .
  2. (in) szabad energia változás , a helyszínen a Marc Kirschner (in) , a Harvard Medical School .  
  3. (in) 'A  Nature elemei segíthették a korai életformák működését  " a Science Daily oldalán , 2010. május 25(elérhető : 2016. augusztus 23. )
  4. (a) David E. Bryant, Katie ER Marriott Stuart A. MacGregor Colin Kilner, Matthew A. Pasek és Terence P. Kee , "  A prebiotikus potenciálját Csökkentett foszfor oxidációs állapotban: a H-foszfinát piruvát rendszer  " , Chemical Communications , vol.  46, n o  21, 2010. június 7, P.  3726-3728 ( PMID  20386792 , DOI  10.1039 / C002689A , Bibcode  2010LPICo1538.5264B , olvassa el online )
  5. (in) Susanna Törnroth-Horsefield és Richard Neutze , "  A kapu metabolitjának megnyitása és bezárása  " , Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , vol.  105, n o  50, 2008. december 16, P.  19565-19566 ( PMID  19073922 , PMCID  2604989 , DOI  10.1073 / pnas.0810654106 , online olvasás )
  6. (a) Eunus S. Ali, Hua Jin, Claire H. Wilson, George A. Tallis, Fiona H. Zhou, Y. Grigorij Rychkov és Greg J. Barritt , "  A glukagon-szerű peptid-1-analóg exendin-4 megfordítja károsodott intracelluláris Ca 2+ jelátvitel a szteatotikus májsejtekben  ” , Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research , vol.  1863 n o  9, 2016. szeptember, P.  2135-2146 ( PMID  27178543 , DOI  10.1016 / j.bbamcr.2016.05.006 , online olvasás )
  7. (in) D. Grahame Hardie és Simon A. Hawley , "  AMP-aktivált protein-kináz: az energiaterhelés hipotézise felülvizsgálva  " , BioEssays , vol.  23, n o  12, 2001. december, P.  1112-1119 ( PMID  11746230 , DOI  10.1002 / bies.10009 , online olvasás )
  8. (a) Karl Lohmann , "  Über die im Pyrophosphatfraktion Muskel  " , Naturwissenschaften , vol.  17, n o  31, 1929. augusztus, P.  624-625 ( DOI  10.1007 / BF01506215 , olvassa el online )
  9. (in) Koscak Maruyama , "  Az adenozin-trifoszfát felfedezése és szerkezetének kialakítása  " , Journal of the History of Biology , vol.  24, n o  1, 1991. március, P.  145-154 ( DOI  10.1007 / BF00130477 , JSTOR  4331161 , online olvasás )
  10. (in) AC Storer és A. Cornish-Bowden : "  Az MgATP 2 és más ionok koncentrációja oldatban. A társuló ionok keverékeiben jelenlévő fajok valódi koncentrációjának kiszámítása  ” , Biochemical Journal , vol.  159, n o  1, 1976. október, P.  1–5 ( PMID  11772 , PMCID  1164030 , DOI  10.1042 / bj1590001 , online olvasás )
  11. (in) John E. Wilson és Arnold Chin , "  A kétértékű kationok kelátja ATP segítségével, titrált kalorimetriával tanulmányozva  " , Analytical Biochemistry , vol.  193, n o  1, 1991. február 15, P.  16–19 ( PMID  1645933 , DOI  10.1016 / 0003-2697 (91) 90036-S , online olvasható )
  12. (in) '  Magnézium a szívenergia metabolizmusában  " , Journal of Molecular and Cellular Cardiology , Vol.  18, n o  10, 1986. október, P.  1003-1013 ( PMID  3537318 , DOI  10.1016 / S0022-2828 (86) 80289-9 , online olvasás )
  13. (in) Britton Chance Howard Lees és John R. Postgate , "  The Meaning of" fordított Electron Flow "és a" High Energy Electron "Biokémiai  " , Letters to Nature , vol.  238, n °  5363, 1972. augusztus 11, P.  330-331 ( PMID  4561837 , DOI  10.1038 / 238330a0 , online olvasás )
  14. A sejt molekuláris biológiája : Harvey Lodish, Arnold Berk, Paul Matsudaira, James Darnell , Chris A. Kaiser, Pierre L. Masson - 301. oldal
  17. (a) Neeti Sanan Mishra és Renu Tuteja Narendra Tuteja , "  Signalling keresztül MAP kináz hálózatok növényekben  " , Archives of Biochemistry and Biophysics , Vol.  452, n o  1, 2006. augusztus, P.  55–68 ( PMID  16806044 , DOI  10.1016 / j.abb.2006.05.001 , online olvasás )
  18. (in) Margarita Kamenetsky Sabine Middelhaufe, Erin M. Bank, Lonny R. Levin, Jochen Buck és Clemens Steegborn , "  Molecular Details of cAMP Generation in Mammalian Cells: A Tale of Two Systems  " , Journal of Molecular Biology , vol.  362, n o  4, 2006. szeptember 29, P.  623-639 ( PMID  16934836 , PMCID  3662476 , DOI  10.1016 / j.jmb.2006.07.045 , online olvasás )
  19. (in) Jacques és Nicole Defer Hanoune , "  Az adenilil-cikláz izoformák szabályozása és szerepe  " , Annual Review of Pharmacology and Toxicology , Vol.  41, 2001. április, P.  145-174 ( PMID  11264454 , DOI  10.1146 / annurev.pharmtox.41.1.145 , online olvasható )
  20. (in) JoAnne Stubbe , "  Ribonukleotid-reduktáz: csodálatos és zavaros  " , Journal of Biological Chemistry , vol.  265, n o  10, 1990. április 5, P.  5329-5332 ( PMID  2180924 , online olvasás )
  22. (a) Catherine M. Joyce és Thomas A. Steitz , "  polimeráz szerkezet és funkció: variációk egy témára?  ” , Journal of bakteriology , vol.  177, n o  22, 1995. november, P.  6321-6329 ( PMID  7592405 , PMCID  177480 , online olvasás )
  23. (in) I. Beis és EA Newsholme , "  Adenin- nukleotidok, glikolitikus intermedierek és néhány foszfagén tartalma gerincesektől és gerinctelenektől nyugvó izmokban  " , Biochemical Journal , vol.  152, n o  1, 1975. október, P.  23-32 ( PMID  1212224 , PMCID  1.172.435 , DOI  10,1042 / bj1520023 , olvasható online )
  24. (en) PR Rich , „  Keilin légzési láncának molekuláris gépezete  ” , Biochemical Society Transactions , vol.  31, n o  6, 2003. december, P.  1095-1105 ( PMID  14641005 , DOI  10.1042 / bst0311095 , online olvasás )
  25. http://biochimej.univ-angers.fr/Page2/COURS/Zsuite/3BiochMetab/8BetaOxydation/1BetaOxydation.htm
  26. (a) Marilyn Parsons , "  glycosomes: paraziták és a divergencia peroxiszómális célú  " , Molecular Microbiology , Vol.  53, n o  3, 2004. augusztus, P.  717-724 ( PMID  15255886 , DOI  10.1111 / j.1365-2958.2004.04203.x , olvassa el online )
  27. (a) Jan Pieter Abrahams Andrew GW Leslie Rene Lutter és John E. Walker , "  struktúra 2,8 felbontással F1-ATPáz a szarvasmarha szív mitokondriumok  " , Nature , Vol.  370, n °  6491, 1994. augusztus 25, P.  621-628 ( PMID  8065448 , DOI  10.1038 / 370621a0 , online olvasás )
  28. (a) John F. Allen , "  fotoszintézis ATP Electron, Proton szivattyúk, rotorok, és Poise  " , Cell , Vol.  110, n o  3, 2002. augusztus 9, P.  273-276 ( PMID  12176312 , DOI  10.1016 / S0092-8674 (02) 00870-X , online olvasás )
  29. (a) C. Dahout-Gonzalez, H. Nury, V. Trezeguet, GJ-M. Lauquin, E. Pebay-Peyroula és G. Brandolin , „  A mitokondriális ADP / ATP hordozó molekuláris, funkcionális és patológiai aspektusai  ” , Physiology , vol.  21, n o  4, 2005. július 25, P.  242–249 ( PMID  16868313 , DOI  10.1152 / physiol.00005.2006 , online olvasás )
  30. (in) ST Rao és Michael G. Rossmann , "  A szuper-szekunder struktúrák összehasonlítása fehérjékben  " , Journal of Molecular Biology , vol.  76, n o  2 1973. május 15, P.  241, IN1, 251-250-256 ( PMID  4737475 , DOI  10.1016 / 0022-2836 (73) 90388-4 , olvassa el online )
  31. (in) Eric D. Scheeff és Philip E. Bourne , "  szerkezeti fejlődését a protein-kináz-Like Szupercsaládba  " , PLoS Computational Biology , Vol.  1, N o  5, 2005. október, e49 ( PMID  16244704 , PMCID  1261164 , DOI  10.1371 / journal.pcbi.0010049 , online olvasás )
  32. (a) Phillip Saylor Chengqian Wang, John T. Hirai és Joseph A. Adams , "  A Second Magnézium Ion kritikus ATP kötési értéket a kináz domén a v-fps onkoprotein  " , Biochemistry , Vol.  37, n o  36, 1998. szeptember 8, P.  12624-12630 ( PMID  9730835 , DOI  10.1021 / bi9812672 , online olvasás )
  33. (in) Xiaofeng Lin, Marina K és Ayrapetov Gongqin Sun , "  Egy fehérjetirozin-kináz és egy kétértékű fémaktivátor interakciójának entre les aktív helyének jellemzése  " , BMC Biochemistry , vol.  6, 2005. november 23, P.  25 ( PMID  16305747 , PMCID  1316873 , DOI  10.1186 / 1471-2091-6-25 , online olvasás )
  34. (a) Clive R. Bagshaw , "  első pillantásra ATP analógok  " , Journal of Cell Science , vol.  114, n o  Pt 3, 2001. február, P.  459-460 ( PMID  11171313 , online olvasás )
  35. (a) SM Honigberg, DK Gonda, J. Flory és CM Radding , "  A párosítás a folyamatos aktivitás nukleoprotein szálak készült RecA fehérje, egyszálú DNS-t, és az adenozin-5„- (gamma-tio) trifoszfát  " , a Journal Biological Chemistry , vol.  260, n o  21, 1985. szeptember 25, P.  11845-11851 ( PMID  3840165 , olvassa el online )
  36. (en) JA Dantzig, JW Walker, DR Trentham et YE Goldman , "  relaxációs izomrostok adenozin 5„- [y-tio] trifoszfát (ATP [y S]), és a lézer fotolízissel ketrecbe zárt ATP [gamma-S] : bizonyíték a nulla erővel rendelkező kereszthidak gyorsan leváló Ca 2+ -függő affinitására  ” , Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , vol.  85, n o  18, 1988. szeptember, P.  6716-6720 ( PMID  3413119 , PMCID  282.048 , DOI  10,1073 / pnas.85.18.6716 , JSTOR  32451 , Bibcode  1988PNAS ... 85.6716D , olvasható online )
  37. (in) T. Kraft, SC Yu HJ Kuhn és B. Brenner , "  A Ca 2+ hatása gyenge kereszthíd kölcsönhatás az aktinnal adenozin 5 '- [gamma-tio] trifoszfát jelenlétében  " , Proceedings of az Amerikai Egyesült Államok Nemzeti Tudományos Akadémiája , t .  89, n o  23, 1992. december, P.  11362-11366 ( PMID  1454820 , PMCID  50550 , DOI  10.1073 / pnas.89.23.11362 , JSTOR  2360707 , Bibcode  1992PNAS ... 8911362K , online olvasás )
  38. (in) Andrea M. és Joseph M. Resetar Chalovich , "  Adenosine 5„- (gamma.-thiotriphosphate.): Egy ATP analógot shoulds óvatosan kell alkalmazni az izom-összehúzódás vizsgálatok  " , Biochemistry , Vol.  34, n o  49, 1995. december 12, P.  16039-16045 ( PMID  8519760 , DOI  10.1021 / bi00049a018 , online olvasás )

Lásd is