Mechanism of Action of Electrogenic (Na, K)-ATPase Plasma membrane (Na, K)-ATPase transports 3 Na + out of and 2 K+ into the cell, and thus the pump is electrogenic. This review describes experiments on topical aspects of the cation movement mechanism of (Na, K)-ATPase, putting emphasis on electrogenic properties, reconstitution, and cation occlusion or deocclusion from the transport enzyme molecule. Key words : (Na, K)-ATPase, Electrogenic pump, Reconstitution, Cation occlusion, Amine inhibition
1) J. C. Skou : Biochim. Biophys. Acta, 23, 394 (1957) 2) R. L. Post, P. C. Jolly : Biochim. Biophys. Acta, 25, 118 (1957) 4) T. Akera : Science, 198, 569 (1977) 3) H.-J. Schatzmann : Helv. Physiol. Acta, 11, 346 (1953) 5) I. M. Glynn : J. Physiol., 134, 278 (1956) 6) A. K. Sen, R. L. Post : J. Biol. Chem., 239, 345 (1964) 7) R. Whittam, (1965) M. E. Ager : Biochem. J., 97, 214 8) P. J. Garrahan, I. M, Glynn : J. Physiol., 192, 217 (1967) 9) P. F. Baker : J. Physiol., 180, 383 (1965) 10) M. Dydynska, 92 (1966) E. J. Harris : J. Physiol., 182, 11) S. L. Bonting, L. L. Caravaggio : Arch. Biochem. Biophys., 95, 416 (1963) 12) L. Beauge : Curr. Tot. Membranes Transport, 22, 131 (1984) 13) L. E. Hokin :"Membrane Transport Processes" (D. C. Tosteson, Yu. A. Ovchinnikov, R. Latorre, ed.) p. 399, Raven Press, New York (1987) 14) K. J. Sweadner, S. M. Goldin : J. Biol. Chem., 250, 4022 (1975) 15) S. Hilden, L. E. Hokin : J. Biol. Chem., 250, 6296 (1975) 16) S. M. Goldin : J. Biol. Chem., 252, 5630 (1977)
17) B. M. Anner, L. K. Lane, A. Schwartz, B. J. R. Pitts : Biochim. Biophys. Acta, 467, 340 (1977) 18) F. Cornelius, J. C. Skou : Biochim. Biophys. Acta, 904, 353 (1987) 19) D. C. Gadsby, J. Kimura, A. Noma : Nature, 315, 63 (1985) 20) A. V. Lafaire, W. Schwartz : J. Membr. Biol. 91, 43 (1986) 21) K. Fendler, E. Grell, M. Haubs, E. Bamberg: EMBO J., 4, 3079 (1985) 22) G. Nagel, K. Fendler, E. Grell, E. Bamberg : Biochim. Biophys. Acta, 901, 239 (1987) 23) R. Borlinghaus, H. J. Apell, P. Lauger : J. Membr. Biol., 97, 161 (1987) 24) H. J. Apell, R. Borlinghaus, P. Lauger : J. Membr. Biol., 97, 179 (1987) 25) P. DeWeer : "Electrogenic Transport, Fundamental Principles and Physiological Implications" (M. P. Blaustein, M. Lieberman ed.) p. 1, Raven Press, New York (1984) 26) P. Lauger : Biochim. Biophys. Acta, 779, 307 (1984) 28) L. C. Cantley : Curr. Top. Bioenerg. 11, 201 (1981) 30) H. Matsui : "Transport and Bioenergetics in Biomembranes" (R. Sato, Y. Kagawa ed.) p. 165, Japan Scientific Societies Press, Tokyo (1982) 33) I. M. Glynn, Y. Hara, D. E. Richard : J. Physiol., 351, 531 (1984) 34) K. Taniguchi, R. L. Post : J. Biol. Chem., 250, 3010 (1975) 35) R. L. Post, C. Hegyvary, S. Kume : J. Biol. Chem., 247, 6530 (1972) 36) R. Coronado, R. Latore : Biophys. J., 43, 231 (1983) 37) N. Kumazawa, T. Tsujimoto, Y. Fukushima : Biochem. Biophys. Res. Commun., 136, 767 (1986) 38) T. A. Last, M. L. Gantzer, C. D. Tyler : J. Biol. Chem., 258, 2399 (1983) 39) R. Reinhardt, B. Lindemann, B. M. Anner :Biochim. Biophys. Acta, 774, 147 (1984) 40) A. Rephaeli, D. E. Richards, S. J. D. Karlish : J. Biol. Chem., 261, 12437 (1986) 41) R. A. Farley, C. M. Tran, C. T. Carilli, D. Hawke, J. E. Shively : J. Biol. Chem., 259, 9532 (1984) 42) C. Hegyvary, P. L. Jorgensen : J. Biol. Chem., 256, 6296 (1981) 43) S. J. D. Karlish, A. Rephaeli, W. D. Stein :" The Sodium Pump" (I. M. Glynn, J. C. Ellory ed. ) p. 487, The Company of Biologist, Cambridge (1985) 44) E. H. Serpersu, T. Y. Tsong : J. Membr. Biol., 74, 191 (1983) 45) E. H. Serpersu, T. Y. Tsong : J. Biol. Chem., 259, 7155 (1984) 46) T. Y. Tsong, R. D. Astumian : Bioenereg. 15, 457 (1986) 47) P. L. Jorgensen, J. C. Skou, L. P. Solomonson: Biochim. Biophys. Acta, 233, 381 (1971) 48) P. L. Jorgensen : Methods Enzymol., 32, 277 (1975) 49) M. Yamaguchi, Y. Tonomura : J. Biochem., 86, 509 (1979) 50) M. Yamaguchi, Y. Tonomura : J. Biochem., 88, 1365 (1980) 51) H. Matsui, H. Homareda : J. Biochem., 92, 193 (1982) 52) H. Homareda, H. Matsui : J. Biochem., 92, 219 (1982) 53) R. L. Post, G. Toda, F. N. Rogers : J. Biol. Chem., 250, 691 (1975) 54) R. L. Post, G. Toda, S. Kume, K. Taniguchi : J. Supramol. Struct., 3, 479 (1975) 55) R. L. Post : "Biochemistry of Membrane Transport" (G. Semenza, E. Carafori ed.) p. 352, Springer-Verlag, Berlin (1977) 56) M. Yamaguchi, Y. Tonomura : J. Biochem., 88, 1387 (1980) 57) M. Yamaguchi, Y. Tonomura : J. Biochem., 88, 1377 (1980) 58) H. Homareda, T. Nozaki, H. Matsui : J. Biochem., 101, 789 (1987) 59) M. Nagai, K. Taniguchi, K. Kagawa, H. Matsuo, S. Nakamura, S. Iida : J. Biol. Chem., 261, 13197 (1986) 60) K. Taniguchi, K. Suzuki, D. Kai, I. Matsuoka, K. Tomita, S. Iida : J. Biol. Chem., 259, 15228 (1984) 61) K. Taniguchi, K. Suzuki, T. Sasaki, H, Shimokobe, S. Iida : J. Biol. Chem., 261, 3272 (1986) 62) I. M. Glynn, D. E. Richards : J. Physiol., 330, 17 (1982) 63) I. M. Glynn, J. L. Howland. D. E. Richards : J. Physiol., 368, 453 (1985) 64) B. Vilsen, J. P. Andersen, J. Petersen, P. L. Jorgensen : J. Biol. Chem., 262, 10511 (1987) 65) B. Forbush : J. Biol. Chem., 262, 11104 (1987) 66) B. Forbush : J. Biol. Chem., 262, 11116 (1987) 67) G. E. Shull, A. Schwartz, J. B. Lingrel : Nature, 316, 691 (1985) 68) K. Kawakami, S. Noguchi, M. Noda, H. Takahashi, T. Ohta, M. Kawamura, H.
Nojima, K. Nagano, T. Hirose, S. Inayama, H. Hayashida, T. Miyata, S. Numa : Nature, 316, 733 (1985) 69) M. M. Shull, J. B. Lingrel : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 4039 (1987) 70) H. Hebert, P. Jorgensen, E. Skriver, A. B. Maunsbach : Biochim.' Biophys. Acta, 689, 571 (1982) 71) H. Hebert, E. Skriver, R. Hegerl, A. B. Maunsbach : J. Ultrastru. Res., 92, 28 (1985) 72) P. Gangola, A. E. Shamoo : J. Biol. Chem., 261, 8601 (1986) 73) W. Kabsch, C. Sander : Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81, 1957 (1984) 74) M. Calapietro, P. DeSantis, A. Palleschi : Bio- Polymers, 25, 2227 (1986) 75) C. M. Deber, D. A. Lannigan : Biophys. J., 41, 380a (1983) 76) C. H. Pedemonte, J. Kaplan : J. Biol. Chem., 261, 3632 (1986) 77) C. H. Pedemonte, J. Kaplan : J. Biol. Chem., 261, 16660 (1986) 78) F. R. Gorga : Biochemistry, 24, 6783 (1985) 80) Y. Fukushima : "Na, K-ATPase" (A. B. Maunsbach ed.) in press, Alan R. Liss, Inc., New York (1987) 84) Y. Fukushima : J. Biol. Chem., 262, 11000 (1987) 85) R. L. Post, S. Kume, T. Tobin, B. Orcutt, A.K. Sen :.J. Gen. Physiol., 54, 306s (1969) 86) S. E. O'Connor, C. M. Grisham : Biochemistry, 18, 2315 (1979) 87) T. Yamamoto, H. Takizawa, Y. Tonomura : Curr. Tot. Bioenerg., 9, 179 (1979) 88) F. M. A. H. Schuurmans Stekhoven, H. G. P. Swart, J. J. H. H. M. depont, S. L. Bonting : Biochim. Biophys. Acta, 855, 375 (1986) 89) F. M. A. H. Schuurmans Stekhoven, H. G. P. Swart, J. J. H. H. M. depont, S. L. Bonting : Biochim. Biophys. Acta, 815, 16 (1985)