プロトンATPアーゼ

酵素学の分野では、プロトン ATPaseまたはH ⁺ -ATPase は、次の化学反応を触媒する酵素です。

ATP + H
₂O + H⁺
_ADP + リン酸 + H${\displaystyle \rightleftharpoons }$⁺
_外

この酵素の3つの基質はATP、H
₂O、およびH⁺
、その3つの生成物はADP、リン酸、Hである。⁺
。

プロトンATPaseは、以下に概説するように3つのグループに分けられます^[1]。

P型ATPaseは、反応サイクルの一環として共有結合リン酸化中間体（したがって記号「P」）を形成します。P型ATPaseは、触媒サイクル中に大きな構造変化を起こします。P型ATPaseは、V型ATPaseやF型ATPaseとは進化的に関連がありません。^[1]

P型プロトンATPase ^{[2] [3] [4] [5]}（または細胞膜H⁺
-ATPase ) は、真正細菌、古細菌、原生動物、真菌、植物の細胞膜に存在します。ここでは、動物細胞のNa ⁺ /K ⁺ ATPaseと同等の機能を果たします。つまり、プロトン (動物細胞では Na ⁺ )の電気化学的勾配を形成することで細胞膜にエネルギーを与え、次に膜を介した二次能動輸送プロセスを促進します。細胞膜 H ⁺ -ATPase は、70～100 kDa の単一ポリペプチドを持つ P3A ATPaseです。

動物は胃の水素カリウムATPaseまたはH ⁺ /K ⁺ ATPaseを持っています。これはP型ATPaseファミリーに属し、電気的に中性なプロトンポンプとして機能します。このポンプは胃粘膜の細胞の細胞膜に存在し、胃を酸性化する働きをします。^[6]この酵素はP2C ATPaseであり、支持βサブユニットを持つことが特徴で、Na ⁺ /K ⁺ ATPaseと密接に関連しています。

V型プロトンATPase ^{[7] [8] [9]}（またはV-ATPase）は、ミトコンドリアと葉緑体以外の細胞内器官にプロトンを輸送しますが、特定の細胞タイプでは細胞膜にも見られます。V型ATPaseは、真菌と植物の液胞（したがって記号「V」）の腔と、動物細胞のリソソームの腔を酸性化します。さらに、エンドソーム、クラスリン被覆小胞、ホルモン貯蔵顆粒、分泌顆粒、ゴルジ小胞、およびさまざまな動物細胞の細胞膜に見られます。F型ATPaseと同様に、V型ATPaseは複数のサブユニットで構成され、回転触媒作用を実行します。 ^[10]反応サイクルにはATPの強固な結合が含まれますが、共有結合したリン酸化中間体の形成なしに進行します。V型ATPaseはF型ATPaseと進化的に関連しています。 ^[11]

F型プロトンATPase ^{[12] [13]}（またはF-ATPase）は、典型的には、プロトン勾配を生成するのではなく消散させるATP合成酵素として機能します。つまり、プロトンはV型ATPaseと比較して逆方向に流れます。真正細菌では、F型ATPaseは細胞膜に見られます。真核生物では、ミトコンドリア内膜と葉緑体チラコイド膜に見られます。V型ATPaseと同様に、F型ATPaseは複数のサブユニットで構成され、回転触媒作用を実行します。反応サイクルはATPの強固な結合を伴いますが、共有結合したリン酸化中間体の形成なしに進行します。F型ATPaseは、V型ATPaseと進化的に関連しています。 ^[11]