Мітохондрії: TOM-комплекс, імпорт білків, загальні відомості.

На зовнішній мембрані мітохондрій дріжджів присутні два рецепторних субкомплексу (субкомплексу Tom20-Tom22 і субкомплексу Tom70-Tom72-Tom37), що беруть участь у впізнавання мітохондріальних білків-попередників (рис. 1 і рис. 2). Доставка білків-попередників до зовнішньої мембрані мітохондрій може йти двома шляхами. Один шлях залежить від N-этилмалеимидчувствительного MSF, гідролізу АТР і використовує рецепторний субкомплексу Tom70-Tom72-Tom37 (рис. 1, А); інший – від Hsp70, АТР-незалежний і використовує рецепторний субкомплексу Tom20-Tom22 (рис. 1, Б) [Komiya Т. et al., 1996]. Показано, що цитоплазматичний домен білка Тom70 здатний зв’язуватися з білком-попередником тільки в присутності MSF, формуючи стабільний комплекс білок-попередник-MSF-Tom70. Потім відбувається АТР-залежний перенос білка-попередника з вищевказаного комплексу на субкомплексу Tom20-Tom22, Tom20 утворює комплекс з білком-попередником у присутності Hsp70, причому останній не входить в кінцевий комплекс [Komiya Т. et al., 1997].

Tom20-Tom22-рецептор, мабуть, є універсальним, так як їм безпосередньо впізнаються більшість білків-попередників. В той же час цей субкомплексу залучений в імпорт і тих білків-попередників (ADP / ATP-транслокатор, переносник фосфату, альдегіддегідрогенази), які спочатку пізнаються Tom70-Tom72-Tom37-субкомплексу [Haucke V., Lithgow T., 1997, Lill R ., Neupert W., 1996, Iwahashi J. et al., 1997]. Не виключено, що пресіквенси білків-попередників до взаємодії з рецепторами контактують також з фосфоліпідами зовнішньої мембрани мітохондрій [Hajek P., Bedwell DM, 1994, Torok Z. et al., 1994].

На підставі того, що основні компоненти ТОМ-комплексу містять негативно заряджені домени, в якості моделі транслокації процессіруемих білків-попередників через зовнішню мембрану мітохондрії була запропонована так звана “гіпотеза кислому ланцюга” (“acid chain hypothesis”) [Honlinger A. et al., 1995, Bolliger L. et al., 1995]. Відповідно до цієї моделі такі білки-попередники транслокується через зовнішню мембрану, перескакуючи з одного негативно зарядженого домену ТОМ-комплексу на інший (їх афінність до позитивно зарядженого пресіквенсу зростає в напрямку до міжмембранну простору) [Honlinger A. et al., 1995, Komiya Т. et al., 1998].

Наявність двох сайтів зв’язування пресіквенса на зовнішній мембрані мітохондрій було показано на експериментах з везикулами з очищених зовнішніх мембран. Спостерігалося АТР-незалежне взаємодія пресіквенса з цис-сайтом на зовнішній поверхні (його формують цитоплазматичні домени Tom20 і Tom22), який чутливий до обробки протеїназами, і транс-сайтом на внутрішній поверхні зовнішньої мембрани мітохондрій [Мауеr A. et al., 1995].

Зв’язок пресіквенса з цис-сайтом нестабільна. Далі пресіквенс зв’язується з негативно зарядженим цитоплазматическим доменом Tom5. Тот5 тісно асоційований з Tom40 і, можливо, полегшує включення пресіквенса в GIP [Dietmeier K. et al., 1997, Schatz G., 1997].

Після проходження через пору каналу пресіквенс взаємодіє з транс-сайтом, розташованим з боку міжмембранну простору. На цій стадії сайт розщеплення МРР експонований на внутрішній стороні зовнішньої мембрани. Пов’язані з транс-сайтом білки-попередники розщеплювалися МРР, включеної в просвіт везикул із зовнішніх мембран мітохондрій, але не МРР, доданої до суспензії везикул. Білок-попередник після відщеплення пресіквенса ферментом швидко дисоціювати від мембрани везикул; це стало доказом того, що білок-попередник зв’язується з транс-сайтом за допомогою пресіквенса. Взаємодія білків-попередників з транс-сайтом більш стійко, ніж з цис-сайтом [Мауеr A. et al., 1995, Brunner M. et al., 1995]. Воно призводить не тільки до транслокації N-кінцевого ділянки білка-попередника через зовнішню мембрану мітохондрії, але також допомагає розгортанню доменів, безпосередньо наступних за пресіквенсом [Мауеr A. et al., 1995, Brunner M. et al., 1995].

Молекулярна структура транс-сайту, не зовсім ясна. С-кінцевий домен Tom22 істотний для імпорту процессіруемих білків-попередників і може бути компонентом транс-сайту [Moczko M. et al., 1997]. У той же час делеція С-кінцевого домену Tom22 в N. crassa і дріжджах не спричиняє значного пригнічення росту клітин. У мітохондріях або зовнішніх мембранах мітохондрій, виділених з таких клітин, спостерігається слабке зменшення імпортного активності та зв’язування білків-попередників з транс-сайтом [Court DA et al., 1996]. Швидше за все, домен білка Tom22, експонований в межмембранное простір, не є основною частиною транс-сайту. Показано, що в процесі імпорту пресіквенс може бути крос-зшитий з межмембранное доменом Tom40, який, ймовірно, і є основним компонентом транс-сайту [Rapaport D. et al., 1997]. Передбачається, що крім Tom22 і Tom40 у формуванні транс-сайту може брати участь також межмембранное домен Тom7 [Schatz G., 1997]. Комплексні експерименти, що підтверджують цю гіпотезу, були проведені Комія з співавт, [Komiya Т. et al., 1998].

Первісна рецепція непроцессіруемих попередників білків-переносників в мітохондріях дріжджів здійснюється Tom70-Tom72-Tom37-субкомплексу (за деякими даними тільки Тоm70 [Ryan MT et al., 1999]), який пов’язує комплекс білок-попередник-MSF (або інший шаперон) (рис . 2). Потім, використовуючи енергію гідролізу АТР, шаперони вивільняються з цього субкомплексу, а Tom70 контактує з комплексом GIP і передає білок-попередник в імпортний канал Tom40. У цьому процесі з цис-боку зовнішньої мембрани мітохондрій беруть участь Тоm20, Тоm22 і Тоm5, а з транс-боку – Tim9 і Tim10 [Ryan MT et al., 1999].

Механізм транслокації через GIP не відомий, але наявні дані дозволяють стверджувати, що він відрізняється від механізму транслокації процессіруемих білків-попередників [Ryan MT et al., 1999].

Білки-попередники, несучі сигнал напряму в матрикс, межмембранное простір або внутрішню мембрану мітохондрій, далі взаємодіють з TIM-комплексом. Імпорт білків-попередників, що несуть сигнал сортінга під зовнішню мембрану мітохондрій, переривається, і вони вивільнюються з ТОМ-комплексу. Tom7 може бути одним з компонентів, що беруть участь в цьому процесі [Haucke V., Lithgow T., 1997].

Comments are closed.