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Proton pumping respiratory complex I is a major player in mitochondrial energy conversion. Yet little is known about the molecular mechanism of this large membrane protein complex. Understanding the details of ubiquinone reduction will be prerequisite for elucidating this mechanism. Based on a recently published partial structure of the bacterial enzyme, we scanned the proposed ubiquinone binding cavity of complex I by site-directed mutagenesis in the strictly aerobic yeast Yarrowia lipolytica. The observed changes in catalytic activity and inhibitor sensitivity followed a consistent pattern and allowed us to define three functionally important regions near the ubiquinone-reducing iron-sulfur cluster N2. We identified a likely entry path for the substrate ubiquinone and defined a region involved in inhibitor binding within the cavity. Finally, we were able to highlight a functionally critical structural motif in the active site that consisted of Tyr-144 in the 49-kDa subunit, surrounded by three conserved hydrophobic residues.
Was passiert auf molekularer Ebene, wenn der Körper altert? Eine Antwort darauf lautet: Es häufen sich irreparable Schäden an Zellen, an Zellbestandteilen wie den Organellen, der DNA oder Eiweißen und anderen Molekülen. DassFehler passieren, ist unvermeidlich, denn jeder Stoffwechselvorgang birgt eine gewisse Störanfälligkeit in sich. Ein junger Organismus ist dank ausgefeilter Reparatursysteme in der Lage, Fehler zu korrigieren. Nimmt diese Fähigkeit mit dem Altern ab, so treten zwei Arten von Problemen mit besonders weitreichenden Folgen auf: Fehler bei der Replikation (dem Kopieren) der DNA und molekulare Schäden, die freie Radikale anrichten. So können Defekte der DNA einerseits die Entstehung von Tumoren verursachen, andererseits aber auch Alterungsprozesse beschleunigen.