El motor rotatorio más pequeño  de la biología, la ATP sintasa. Todo el trabajo realizado en el cuerpo humano se alimenta de romper un enlace químico en ATP, la «moneda de energía». ¿Sabía que usted consume el peso del cuerpo (o una estimación de 50 kg) de ATP por día?

¿De dónde viene este ATP?. Es sintetizado por una máquina molecular muy sofisticada, la ATP sintasa, incrustada en la membrana interna de nuestras mitocondrias. La energía de la oxidación de los alimentos resulta en protones que se bombean a través de la membrana para crear un gradiente de protones. Los protones impulsan la rotación de un anillo circular de proteínas en la membrana que a su vez mueven un eje central. El eje interactúa secuencialmente con uno de los tres sitios catalíticos dentro de un hexámero, haciendo ATP (pequeñas mariposas en la película). La ATP sintasa rota alrededor de 150 veces/segundo

Para visualizar la rotación con un microscopio, una barra fluorescente muy larga (de filamentos de actina) se unió químicamente a la cabeza hexamérica, Ver películas reales (no animaciones) de la enzima girando aquí: http://www.k2.phys.waseda.ac.jp/F1movies/F1long.htm

Note que la rotación es más lenta, con barras más largas. El rotor produce un torque (par) de 40 pN nm (40 Newtons por piconanómetros), independientemente de la carga. Esta sería la fuerza que se necesitaría para girar una barra de 500 m de largo, mientras que se está de pie en el fondo de una piscina grande a la velocidad  indicada en la película.

¿Cómo surgió esta sorprendente evolución del rotor? La estructura hexamérica está relacionada con las helicasas de ADN que giran a lo largo de la doble hélice de ADN, utilizando ATP para descomprimir los dos filamentos separados. El  motor  H+ tiene  su precedente en los motores de los flagelos que utilizan gradientes de protones para impulsar la rotación de sus largos filamentos, permitiendo a las bacterias caer a través de su entorno. En algún momento, un motor H +  se encontró con una helicasa semejante a un hexámero dando lugar a la creación de un rotor, impulsando el hexámero a la inversa, para sintetizar ATP.

En 1997, el Premio Nobel de Química fue otorgado a John Walker y Pablo Boyer por resolver el mecanismo y  la estructura cíclica de la ATP sintasa, respectivamente.

Fuente: Medical Research Council