Estructura de la ATP sintasa
El ATP, Adenosina trifosfato, es la principal molécula de la que obtienen y almacenan energía los seres vivos. La degradación a ADP y fosfato inorgánico del ATP genera energía que los enzimas del organismo aprovechan para realizar las funciones que requieren un aporte energético.
El enzima encargado de sintetizar esta molécula en las células se denomina ATP sintasa. Normalmente al romper moléculas complejas se libera energía en forma de protones que la ATP sintasa aprovecha para generar ATP, que será almacenado para su uso posterior. También existen compuestos reducidos que sirven de intermediario entre la reacción que genera energía y la ATP sintasa, como el NADH (Nicotinamida adenina dicnucleótido). Las ATPasas son aquellas enzimas que requieren la degradación de ATP para funcionar.
En 1994 el Dr. J. Walker publicó la estructura cristalizada del complejo. Estos datos reforzaron la hipótesis del Dr. P. Boyle sobre el funcionamiento de la ATP sintasa mediante rotación de parte de sus subunidades. Finalmente en 1997 ambos investigadores obtuvieron el premio Nobel en Química por “El primer descubrimiento de una enzima de transporte iónico, Na+, K+ -ATPasa”.
La ATP sintasa es un complejo grande, de unos 371 KDa. Está formada por varias subunidades divididas entre la unidad bombeadora de protones, H+, llamada F0 que se encuentra en la membrana y la unidad catalítica F1 en el citoplasma o en el lumen del orgánulo.
La unidad catalítica, F1, está formada a su vez por 5 tipos de subunidades. Las 3 subunidades alfa y las 3 beta pertenecen a la familia de las NTPasas (proteínas de formación de bases trifosfatos). Las subunidades alfa y las beta son las encargadas de unir el ADP y el fosfato inorgánico, aunque en la ATP sintasa tan solo las subunidades beta participan en la catálisis del ATP. Las 3 subunidades beta se generan a partir de 3 genes diferentes, aunque las cadenas de aminoácidos son equivalentes. Además la subunidad catalítica cuenta con una subunidad gamma, una delta y una épsilon. Las subunidades gamma y épsilon anclan F1 a F0, formando un tallo. Además la subunidad gamma es la encargada de la rotación de la unidad sintetizadora, con lo que modifica a la subunidad beta para que acepte ADP.
Dentro de la membrana tenemos la otra parte de este complejo, la unidad bombeadora de protones o F0 esta unidad se caracteriza por ser hidrofobia, lo que permite su introducción dentro de la membrana. La unidad F0 forma un anillo con entre 10 y 14 subunidades c, el número depende de la especie. Las subunidades c están formadas por dos hélices alfa. En ellas se encuentra un aspartato en la posición 61 imprescindible para el bombeo de protones. También forman parte de la unidad bombeadora 2 subunidades b y una subunidad a que se hayan acoplada al anillo.
Esquema de la ATP sintasa dentro de la membrana.
Las 2 subunidades b forman un puente exterior entre la unidad sintetizadora y la bombedora. La subunidad delta une la unidad sintetizadora con las dos b y la subunidad a las une con el anillo de la unidad bombeadora. Además la subunidad a parece estar también implicada en el bombeo de protones.
Puedes leer más sobre el no tan complicado funcionamiento de la ATP sintasa en el artículo que le dedicamos aquí. Aprende más sobre la localización en la célula de esta proteína aquí.