Structural and functional study of NADH: ubiquinone Oxidoreductase (Complex I) from "Aquifex aeolicus"

NADH:Ubichinon-Oxidoreduktase (Komplex Ⅰ) ist das erste und größte Enzym der Atmungskette. Es katalysiert die Reduktion von Ubichinon mit NADH über eine Vielzahl Enzym-gebundener Redoxzentren – ein Flavinmononukleotid (FMN) und acht EisenSchwefel (Fe-S)- Zentren – und verknüpft diese exotherme Reaktion mit dem endergonen Transport von vier Protonen durch die Membran. Bakterien enthalten eine Minimalversion von Komplex I mit einer Molekülmasse von etwa 550 kDa, die sich aus 14 konservierten Kernuntereinheiten aufbaut. Komplex Ⅰ hat eine L-förmige Struktur bestehend aus 2 Komponenten (Arme). Der hydrophile Arm, der in das Cytosol (oder die Mitochondrienmatrix) hineinragt, enthält die Bindestelle für NADH, für den Zwei- zu Einelektronenschalter FMN und für alle Einelektron-übertragenden Fe-S Zentren and stellt überwiegend den Ort der katalytischen Reaktion dar. Der Membranarm besteht aus den membranständigen Untereinheiten and wirkt als Protonenpumpe. Die Ubichinon-Bindestelle liegt an der Kontaktstelle der beiden Arme. ...NADH:ubiquinone oxidoreductase (Complex Ⅰ) is the first and largest enzyme in the respiratory chain. It catalyzes the transfer of two electrons from NADH to ubiquinone via a series of enzyme-bound redox centers - Flavin mononucleotide (FMN) and iron-sulfur (Fe-S) clusters – and couples the exergonic reaction with the endergonic translocation of four protons across the membranes. Bacteria contain the minimal form of complex I, which is composed of 14 conserved core subunits with a molecular mass of around 550 kDa. Complex Ⅰ has an L-shaped structure which can be subdivided into two major parts (arms). The hydrophilic arm protruding into the bacterial cytosol (or mitochondrial matrix) harbors the binding site for the substrate NADH, the two- to one-electron switch FMN and all one-electron transferring Fe-S clusters and therefore considered as the catalytic unit. The membrane arm consists of the membranespanning subunits and conducts the proton pumping process. The Quinone binding site is located at the interface of both arms. ..