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細胞:2個目の電子によるシトクロムcオキシダーゼの還元が、プロトンの移動につながる

Nature 417, 6884 doi: 10.1038/417099a

ミトコンドリアや多くの細菌で細胞呼吸の最後の段階に位置する酵素シトクロムcオキシダーゼは、O2 を還元して水にする。この電子4個による還元過程は、ミトコンドリア膜や細菌の膜を通した4個のプロトンの移動(プロトンの汲み出し)と共役している。しかし、このプロトン汲み出し過程についてはほとんど解明されていない。プロトン汲み出しは、酸化段階すなわち3個目、4個目の電子の移動に連動すると考えられてきた。しかし、これまでのデータを再検討した結果、この見方に疑問が生じ、還元段階すなわち最初の2個の電子が移動する間にプロトンが運ばれるという機構が示唆された。その後、さらに行われた研究によって、還元段階にもプロトンの汲み出しが起こり得るが、それは酸化段階の直後に限ると報告された。われわれはこの問題を解明するため、1個の電子で還元された段階を出発点に、膜電位の発生を測定した。ここでは、2個目の電子が酵素へと移動することで、1個のプロトン汲み出しに相当する電荷の移動が起こり、しかも直前の代謝回転は必要ないことを明らかにする。

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