RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2010

 / 

Сентябрь

←  →

Обзоры актуальных проблем


Молекулярные преобразователи энергии живой клетки. Протонная АТФ-синтаза — вращающийся молекулярный мотор

,
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Физический факультет, Ленинские горы 1 стр. 2, Москва, 119991, Российская Федерация

Функционирование живой клетки и всех многоклеточных организмов обеспечивается в основном за счёт свободной энергии, освобождающейся при ферментативном гидролизе молекул аденозинтрифосфорной кислоты (Adenosine Triphosphate, АТР). Подавляющее большинство молекул АТP образуется протонными АТФ-синтазами, являющимися самыми маленькими в природе наноразмерными молекулярными электромоторами. В статье рассмотрены современные представления о молекулярном строении и механизмах функционирования протонной АТФ-синтазы, описаны биофизические эксперименты, позволившие в реальном масштабе времени наблюдать за вращением «ротора», а также проанализированы некоторые математические модели, описывающие работу этой наноразмерной макромолекулярной машины.

Текст pdf (1,1 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.0180.201009b.0931
PACS: 87.10.−e, 87.15.−v, 87.16.−b (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0180.201009b.0931
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2010/9/b/
000286041500002
2-s2.0-78751506517
2010PhyU...53..893R
Цитата: Романовский Ю М, Тихонов А Н "Молекулярные преобразователи энергии живой клетки. Протонная АТФ-синтаза — вращающийся молекулярный мотор" УФН 180 931–956 (2010)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Romanovsky Yu M, Tikhonov A N “Molecular energy transducers of the living cell. Proton ATP synthase: a rotating molecular motor” Phys. Usp. 53 893–914 (2010); DOI: 10.3367/UFNe.0180.201009b.0931

Список литературы (142) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (47) Похожие статьи (20)

  1. Блюменфельд Л А Проблемы биологической физики (М.: Наука, 1974); Blumenfeld L A Problems of Biological Physics (Heidelberg: Springer-Verlag, 1981)
  2. Blumenfeld L A, Tikhonov A N Biophysical Thermodynamics of Intracellular Processes: Molecular Machines of the Living Cell (New-York: Springer-Verlag, 1994)
  3. Чернавский Д С, Чернавская Н М Белок-машина: Биологические макромолекулярные конструкции (М.: Янус-К, 1999)
  4. Чернавский Д С, Хургин Ю И, Шноль С Э Мол. биол. 1 419 (1967)
  5. Романовский Ю М, Эбелинг В (Ред.) Молекулярная динамика ферментов (М.: Изд-во Московского университета, 2000)
  6. Рубин А Б Биофизика Т. 1, 2 (М.: Изд-во Московского университета, 2004)
  7. Asbury C L Curr. Opin. Cell Biol. 17 89 (2005)
  8. Carter N J, Cross R A Curr. Opin. Cell Biol. 18 61 (2006)
  9. Westermann S, Drubin D G, Barnes G Annu. Rev. Biochem. 76 563 (2007)
  10. Borgia A, Williams P M, Clarke J Annu. Rev. Biochem. 77 101 (2008)
  11. Marshall R A et al. Annu. Rev. Biochem. 77 177 (2008)
  12. Joo Ch et al. Annu. Rev. Biochem. 77 51 (2008)
  13. Herbert K M, Greenleaf W J, Block S M Annu. Rev. Biochem. 77 149 (2008)
  14. Hamdan S M, Richardson C C Annu. Rev. Biochem. 78 205 (2009)
  15. Gennerich A, Vale R D Curr. Opin. Cell Biol. 21 59 (2009)
  16. Moffitt J R et al. Annu. Rev. Biochem. 77 205 (2008)
  17. Block S M, Goldstein L S, Schnapp B J Nature 348 348 (1990)
  18. Svoboda K et al. Nature 365 721 (1993)
  19. Finer J T, Simmons R M, Spudich J A Nature 368 113 (1994)
  20. Vale R D Cell 112 467 (2003)
  21. Howard J, Hudspeth A J, Vale R D Nature 342 154 (1989)
  22. Rice S et al. Nature 402 778 (1999)
  23. Yildiz A et al. Science 303 676 (2004)
  24. Kon T et al. Nature Struct. Mol. Biol. 12 513 (2005)
  25. Grishchuk E L et al. Nature 438 384 (2005)
  26. McIntosh J et al. Cell 135 322 (2008)
  27. Block S M Biophys. J. 92 2986 (2007)
  28. Shiroguchi K, Kinosita K (Jr.) Science 316 1208 (2007)
  29. Ebeling W, Schimansky-Gaier L, Romanovsky Yu M Stochastic Dynamics of Reacting Biomolecules (River Edgee, N.J.: World Scientific, 2002)
  30. Shaitan K V Stochastic Dynamics of Reacting Biomolecules (River Edgee, N.J.: World Scientific, 2002) p. 285
  31. Oster G, Wang H Biochim. Biophys. Acta (BBA) — Bioenergetics 1458 482 (2000)
  32. Oster G, Wang H Trends Cell Biol. 13 114 (2003)
  33. Keller D, Bustamante C Biophys. J. 78 541 (2000)
  34. Bustamante C, Keller D, Oster G Acc. Chem. Res. 34 412 (2001)
  35. Xing J et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103 1260 (2006)
  36. Boyer P D Biochim. Biophys. Acta (BBA) — Bioenergetics 1140 215 (1993)
  37. Boyer P D Annu. Rev. Biochem. 66 717 (1997)
  38. Junge W, Lill H, Engelbrecht S Trends Biochem. Sci. 22 420 (1997)
  39. Stock D et al. Curr. Opin. Struct. Biol. 10 672 (2000)
  40. Walker J (Ed.) Biochim. Biophys. Acta 1458 (2-3) (2000), Special Issue, Guest
  41. Walker J (Ed.) J. Bioenerg. Biomembr. 32 (4-5) (2000), Minireview Series, ATP Synthesis in the Year 2000: Current Views about Structure, Motor Components, Energy Interconversions and Catalytic Mechanisms, Pt. 1, 2
  42. Harvey W R, Boutilier R G, Nelson N (Eds) J. Exp. Biol. 203 (1) (2000), Special issue
  43. Capaldi R A, Aggeler R Trends Biochem. Sci. 27 154 (2002)
  44. Von Ballmoos C, Wiedenmann A, Dimroth P Annu. Rev. Biochem. 78 649 (2009)
  45. Von Ballmoos C, Cook G M, Dimroth P Annu. Rev. Biophys. 37 43 (2008)
  46. Mitchell P Theor. Exp. Biophys. 2 159 (1969)
  47. Skulachev V P Membrane Bioenergetics (New York: Springer-Verlag, 1988)
  48. Nicholls D G, Ferguson S J Bioenergetics 3 (San Diego, Calif.: Academic Press, 2002)
  49. Nelson D L, Cox M M Lehninger Principles of Biochemistry 4th ed. (New York: W.H. Freeman, 2005)
  50. Alberty R A J. Biol. Chem. 244 3290 (1969)
  51. Gräber P Curr. Topics Membr. Transp. 16 215 (1982)
  52. Kramer D M, Sacksteder C A, Cruz J A Photosynth. Res. 60 151 (1999)
  53. Trubitsin B V, Tikhonov A N J. Magn. Res. 163 257 (2003)
  54. Tikhonov A N et al. Biochim. Biophys. Acta 1777 285 (2008)
  55. Abrahams J P et al. Nature 370 621 (1994)
  56. Leslie A G W, Walker J E Philos. Trans. R. Soc. Lond. B 355 465 (2000)
  57. Groth G, Pohl E J. Biol. Chem. 276 1345 (2001)
  58. Seelert H et al. Nature 405 418 (2000)
  59. Stock D, Leslie A G W, Walker J E Science 286 1700 (1999)
  60. Menz R I, Walker J E, Leslie A G Cell 106 331 (2001)
  61. Kabaleeswaran V et al. EMBO J. 25 5433 (2006)
  62. Oster G, Wang H Encyclopedia of Molecular Biology (Ed. T Creighton) (New York: Wiley, 1999) p. 211
  63. Shirakihara Y et al. Structure 5 825 (1997)
  64. Grubmeyer C, Cross R L, Penefsky H S J. Biol. Chem. 257 12092 (1982)
  65. Cunningham D, Cross R L J. Biol. Chem. 263 18850 (1988)
  66. Senior A E J. Bioenerg. Biomem. 24 479 (1992)
  67. Milgrom Y M, Murataliev M B, Boyer P D Biochem. J. 330 1037 (1998)
  68. Penefsky H S, Cross R L Adv. Enzymol. Relat. Areas Mol. Biol. 64 173 (1991)
  69. Antes D et al. Biophys. J. 85 695 (2003)
  70. Sun S et al. Eur. Biophys. J. 32 676 (2003)
  71. Vinogradov A D J. Exp. Biol. 203 41 (2000)
  72. Duncan T M et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92 10964 (1995)
  73. Zhou Y et al. Biochim. Biophys. Acta (BBA) — Bioenergetics 1275 96 (1996)
  74. Zhou Y, Duncan T M, Cross R L Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94 10583 (1997)
  75. Sabbert D, Engelbrecht S, Junge W Nature 381 623 (1996)
  76. Sabbert D, Engelbrecht S, Junge W Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94 4401 (1997)
  77. Häsler K, Engelbrecht S, Junge W FEBS Lett. 426 301 (1998)
  78. Noji H et al. Nature 386 299 (1997)
  79. Yasuda R et al. Cell 93 1117 (1998)
  80. Kinosita K et al. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B 355 473 (2000)
  81. Sambongi Y et al. Science 286 1722 (1999)
  82. Tanabe M et al. J. Biol. Chem. 276 15269 (2001)
  83. Yasuda R et al. Nature 410 898 (2001)
  84. Shimabukuro K et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100 14731 (2003)
  85. Nishizaka T et al. Nature Struct. Mol. Biol. 11 142 (2004)
  86. Kinosita K, Adachi K, Itoh H Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 33 245 (2004)
  87. Ueno H et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102 1333 (2005)
  88. Sakaki N et al. Biophys. J. 88 2047 (2005)
  89. Adachi K et al. Cell 130 309 (2007)
  90. Boyer P D FEBS Lett. 512 29 (2002)
  91. Weber J, Senior A E Biochim. Biophys. Acta (BBA) — Bioenergetics 1319 19 (1997)
  92. Weber J, Senior A E Biochim. Biophys. Acta (BBA) — Bioenergetics 1458 300 (2000)
  93. Senior A, Nadanaciva S, Weber J Biochim. Biophys. Acta (BBA) — Bioenergetics 1553 188 (2002)
  94. Weber J, Senior A E J. Biol. Chem. 276 35422 (2001)
  95. Itoh H et al. Nature 427 465 (2004)
  96. Yasuda R et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100 9314 (2003)
  97. Diez M et al. Nature Struct. Mol. Biol. 11 135 (2004)
  98. Ma J et al. Structure 10 921 (2002)
  99. Furuike S et al. Science 319 955 (2008)
  100. Hossain M D et al. Biophys. J. 95 4837 (2008)
  101. Suzuki T et al. J. Biol. Chem. 277 13281 (2002)
  102. Elston T, Wang H, Oster G Nature 391 510 (1998)
  103. Wang H, Oster G Nature 396 279 (1998)
  104. Grabe M , Wang H, Oster G Biophys. J. 78 2798 (2000)
  105. Wang H, Oster G Europhys. Lett. 57 134 (2002)
  106. Jain S, Nath S FEBS Lett. 476 113 (2000)
  107. Sun S X, Wang H, Oster G Biophys. J. 86 1373 (2004)
  108. Dittrich M, Hayashi S, Schulten K Biophys. J. 85 2253 (2003)
  109. Böckmann R A, Grubmüller H Nature Struct. Biol. 9 198 (2002)
  110. Böckmann R A , Grubmüller H Biophys. J. 85 1482 (2003)
  111. Yang W et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100 874 (2003)
  112. Strajbl M, Shurki A, Warshel A Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100 14834 (2003)
  113. Gao Y Q et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100 11339 (2003)
  114. Романовский Ю М, Карговский А В Нелинейные волны 2008 (Под ред. А В Гапонова, В И Некоркина) (Н. Новгород: ИПФ РАН, 2009) с. 223
  115. Нарциссов Я Р, Машковцева Е В Биофизика 50 1048 (2005); Nartsissov Ya R, Mashkovtseva E V Biophysics 50 905 (2005)
  116. Nartsissov Y R, Mashkovtseva E V J. Theor. Biol. 242 300 (2006)
  117. Pänke O, Rumberg B Biochim. Biophys. Acta (BBA) — Bioenergetics 1412 118 (1999)
  118. Cherepanov D A, Mulkidjanian A Y, Junge W FEBS Lett. 449 1 (1999)
  119. Pänke O et al. Biophys. J. 81 1220 (2001)
  120. Rastogi V K, Girvin M V Nature 402 263 (1999)
  121. Fillingame R H et al. Biochim. Biophys. Acta (BBA) — Bioenergetics 1458 387 (2000)
  122. Fillingame R H, Angevine C M, Dmitriev O Y Biochim. Biophys. Acta (BBA) — Bioenergetics 1555 29 (2002)
  123. Fillingame R H, Dmitriev O Y Biochim. Biophys. Acta (BBA) — Bioenergetics 1565 232 (2002)
  124. Xing J, Wang H, Oster G Biophys. J. 89 1551 (2005)
  125. Xing J et al. Biophys. J. 87 2148 (2004)
  126. Xing J, Liao J-C, Oster G Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102 16539 (2005)
  127. Тихонов А Н, Погребная А Ф, Романовский Ю М Биофизика 48 1052 (2003); Tikhonov A N, Pogrebnaya A F, Romanovsky Yu M Biophysics 48 970 (2003)
  128. Pogrebnaya A F, Romanovsky Y M, Tikhonov A N Proc. SPIE 5068 27 (2003)
  129. Pogrebnaya A F, Romanovsky Y M, Tikhonov A N Proc. SPIE 5330 120 (2004)
  130. Pogrebnaya A, Romanovsky Y, Tikhonov A Fluct. Noise Lett. 5 L217 (2005)
  131. Погребная А Ф Дисc. ... канд. физ.-мат. наук (М.: МГУ им. М.В. Ломоносова. Биол. фак., 2005)
  132. Погребная А Ф Компьютерные исследования и моделирование 1 217 (2009)
  133. Карговский А В, Романовский Ю М, Тихонов А Н Биофизика 54 5 (2009); Kargovsky A V, Romanovsky Yu M, Tikhonov A N Biophysics 54 1 (2009)
  134. Карговский А В и др. Динамические модели процессов в клетках и субклеточных наноструктурах (Под общ. ред. Г Ю Ризниченко, А Б Рубина) (М. - Ижевск: РХД, 2009) с. 69
  135. Fiasconaro A, Ebeling W, Gudowska-Nowak E Eur. Phys. J. B 65 403 (2008)
  136. Некоркин В И УФН 178 313 (2008); Nekorkin V I Phys. Usp. 51 295 (2008)
  137. Иваницкий Г Р, Кринский В И, Сельков Е Е Математическая биофизика клетки (М.: Наука, 1978)
  138. Борисюк Г Н и др. УФН 172 1189 (2002); Borisyuk G N et al. Phys. Usp. 45 1073 (2002)
  139. Plusnina T Yu et al. J. Biol. Syst. 16 197 (2008)
  140. Murray J D Mathematical Biology I. An Introduction (Berlin: Springer-Verlag, 2002); Мюррей Дж Математическая биология. Т. 1. Введение (М. - Ижевск: РХД. Ин-т компьют. исслед., 2009)
  141. Elston T C, Oster G Biophys. J. 73 703 (1997)
  142. Kinosita K (Jr.) et al. Cell 93 21 (1998)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение