溶液中重构FoF1-ATP合酶依赖ATP的快速亚基旋转

FoF1-ATP合酶是普遍存在的膜结合旋转马达酶，可催化ATP合成与水解。其酶动力学受内部亚基旋转、底物与产物浓度、机械抑制机制以及跨膜质子电化学势的控制。单分子Förster共振能量转移（smFRET）已用于检测嵌入自由扩散脂质体中的FoF1-ATP合酶内的亚基旋转。我们现报告，利用抗布朗电动力学陷阱（ABEL trap）可将功能性旋转的动力学监测从毫秒延长至秒。这些延长的观测时间使我们能够观察溶液中单个FoF1-脂质体的波动性功能旋转速率。揭示了ATP依赖的催化速率的宽泛分布。证实了质子电化学势的建立会限制ATP水解的最大速率。在存在离子载体或解偶联剂时，单个重构FoF1-ATP合酶测得的最快亚基旋转速度为每秒180整圈。这远快于生化整体平均所测，但不如先前报道的与膜嵌入Fo复合体解偶联的分离单F1复合体的最大旋转速度。ABEL trap测量的进一步应用应有助于解析此类波动性亚基旋转速率的机理性原因。