Abstract
- Die ionengetriebene ATP-Synthese durch rotierende F0F1-ATP-Synthase fördert das aerobe Leben. Seit Mitchells bahnbrechender Hypothese wurde diese Synthese im Hinblick auf die Protonen-Triebkraft zwischen zwei Massenphasen im Gleichgewicht diskutiert. In aktiven Mitochondrien zirkuliert ein stetiger Protonenfluss zwischen Pumpen und der entfernten ATP-Synthase. Hier bestimmen wir das laterale pH-Profil entlang der p-Seite von Cristae in situ, indem wir eine ratiometrische fluoreszierende pH-sensitive GFP-Variante an den OXPHOS-Komplex IV, eine Protonenpumpe und die dimere F0F1 ATP-Synthase, einen Protonenkonsumenten, anbringen. Bei atmenden HeLa-Zellen beobachten wir, dass der lokale pH-Wert bei F0F1-Dimeren 0,3 Einheiten weniger sauer ist als bei Komplex IV. Dieser Befund steht im Einklang mit dem berechneten pH-Profil für die stetige Protonendiffusion von CIV nach F0F1. Die beobachtete laterale Variation der Protonenantriebskraft erfordert eine Modifikation des chemiosmotischen Vorschlags von Peter Mitchell. Die experimentelle Technik kann auf andere pH-abhängige Reaktionen in Membran-Mikrokompartimenten ausgedehnt werden.