P-类ATPase将磷酸化和泵构象转换偶联，实现钙离子的跨膜运输 膜泵作用原理简单，但是作用细节很复杂。基本上，每个膜泵蛋白质有两种功能状态， 即朝向生物膜一侧开放的离子结合状态和朝向生物膜另一侧开放的离子结合状态（图13.2）。 为了在单一方向跨膜运输离子，自由能的利用必须与泵蛋白构象转换偶联。 Energy input Conformation 1 Conformation 2 图132泵作用。用膜泵将一个分子跨膜运输的示意图。泵在两种构型之间相互转换，每种 构型都有一个离子结合位点，但是泵的开口分别处于生物膜的不同侧面。 我们以肌肉细胞内质网膜的Ca2+ATPase为例，来介绍P-类ATPase结构域特征。依靠5 种不同状态泵的晶体结构，已经确定了这类ATPase成员的详细特性。肌肉细胞内质网膜的 Ca2+ATPase站内质网膜蛋白量的80%在肌肉收缩方面起重要作用。细胞质Ca+浓度迅速提 升导致肌肉收缩。而细胞质C+迅速运入内质网导致细胞质Ca+浓度迅速降低使肌肉松弛。 度迅速提升导致肌肉收缩。肌细胞内质网是储存Ca+的特定场所。将细胞质Ca+运入肌细 胞内质网的是SERCA。这种泵使细胞质Ca+浓度维持在0.1M,而内质网的Ca+浓度处 于1.5mM水平。 阐明的第一例SERCA有Ca+结合，但没有核苷酸（图13.3）。SERCA只有一条多肽链， 大小是110kD,有一个含有10个螺旋的跨膜区。这个跨膜区有两个C+结合位点。每个 C+能够与7个氧原子形成配位键。这7个氧原子来自多肽链的谷氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、 天冬酰胺侧链基团，多肽链骨架的羰基，和水分子。面向细胞质的头部大，相当于整个蛋白 质质量的一半，由三个不同的结构域构成。这三个结构域有不同的功能。一个结构域（称为 N)与ATP结合，另一个结构域（称为P)的保守天冬氨酸接受磷酸，第三个结构域(A)充 当调解器(actuator),将蛋白质N和P结构域的变化与这个蛋白的跨膜区域联系起来。 bb304 Asn 798 bb307 Glu 308 图13.3Ca2+泵结构。P.类ATPase成员SERCA的结构。注意两个钙离子（绿色）处于跨膜 结构域的中心。保守的天冬氨酸残基(As即351)与磷酸基团结合，位于P结构域。bb表示多 肽骨架链的羰基。P-类 ATPase 将磷酸化和泵构象转换偶联，实现钙离子的跨膜运输 膜泵作用原理简单，但是作用细节很复杂。基本上，每个膜泵蛋白质有两种功能状态， 即朝向生物膜一侧开放的离子结合状态和朝向生物膜另一侧开放的离子结合状态（图 13.2）。 为了在单一方向跨膜运输离子，自由能的利用必须与泵蛋白构象转换偶联。 图 13.2 泵作用。用膜泵将一个分子跨膜运输的示意图。泵在两种构型之间相互转换，每种 构型都有一个离子结合位点，但是泵的开口分别处于生物膜的不同侧面。 我们以肌肉细胞内质网膜的 Ca 2+ ATPase 为例，来介绍 P-类 ATPase 结构域特征。依靠 5 种不同状态泵的晶体结构，已经确定了这类 ATPase 成员的详细特性。肌肉细胞内质网膜的 Ca 2+ ATPase 站内质网膜蛋白量的 80%在肌肉收缩方面起重要作用。细胞质 Ca 2+浓度迅速提 升导致肌肉收缩。而细胞质 Ca 2+迅速运入内质网导致细胞质 Ca 2+浓度迅速降低使肌肉松弛。 度迅速提升导致肌肉收缩。肌细胞内质网是储存 Ca 2+的特定场所。将细胞质 Ca 2+运入肌细 胞内质网的是 SERCA。这种泵使细胞质 Ca 2+浓度维持在 0.1 M，而内质网的 Ca 2+浓度处 于 1.5 mM 水平。 阐明的第一例 SERCA 有 Ca 2+结合，但没有核苷酸（图 13.3）。SERCA 只有一条多肽链， 大小是 110 kD，有一个含有 10 个 螺旋的跨膜区。这个跨膜区有两个 Ca 2+结合位点。每个 Ca 2+能够与 7 个氧原子形成配位键。这 7 个氧原子来自多肽链的谷氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、 天冬酰胺侧链基团，多肽链骨架的羰基，和水分子。面向细胞质的头部大，相当于整个蛋白 质质量的一半，由三个不同的结构域构成。这三个结构域有不同的功能。一个结构域（称为 N）与 ATP 结合，另一个结构域（称为 P）的保守天冬氨酸接受磷酸，第三个结构域(A)充 当调解器(actuator)，将蛋白质 N 和 P 结构域的变化与这个蛋白的跨膜区域联系起来。 图 13.3 Ca 2+泵结构。P-类 ATPase 成员 SERCA 的结构。注意两个钙离子（绿色）处于跨膜 结构域的中心。保守的天冬氨酸残基(Asp351)与磷酸基团结合，位于 P 结构域。bb 表示多 肽骨架链的羰基