16.14
跨内膜的易位由跨内膜的质子梯度的电化学势驱动。
朝向内膜基质侧的负电荷展开前体并将带正电的前序列拉入。
两种不同的转位酶 TIM23 和 TIM22 促进了不同类别的蛋白质跨内膜的转运。
跨 TIM22/23 复合体的易位遵循两条不同的路线:保守途径和停止-转移途径。
在保守途径中,含有 N 端基质靶向序列的前体首先转运到基质中,然后输出到内膜进行插入。
称为 OXA 复合物的跨膜插入机制与前体结合,防止肽聚集并促进自发整合到内膜中。
在终止转移途径中,额外的内部疏水序列阻断了前体在 TIM 通道上的易位。
当 TIM 复合物将蛋白质横向释放到内膜中时,基质 Hsp70 会拉动蛋白质的剩余 N 端。疏水性终止转移序列形成跨膜段,并将蛋白质锚定到内膜上。
核编码的线粒体前体能够通过涉及两个独立的易位子 TIM22 和 TIM23 的多步骤过程被导入内膜中。TIM23 是一个阳离子选择孔,能够使得蛋白质的 N 端片段保持封闭。TIM23 上的负电荷能够充当传入前体的受体,并拉动带正电荷的基质靶向序列,以此来进行肽的插入和易位。
线粒体前体通过 TIM23 通道的运输是由 ATP 水解的能量所驱动的。当 TIM23 与 TIM44 向内膜的基质一侧进行结合时,TIM44 二聚体便会吸收两个与 TIM23 通道口结合的基质 Hsp70 分子。Hsp70 就像马达一样,能够将新出现的多肽从 TIM23 通道中拉出,然后将其释放到基质中。
TIM22 也是电压激活通道,但它能够在没有基质靶向序列的前提下来识别载体蛋白和整合膜蛋白。载体蛋白具有不可切割的前序列和多个内部输入信号。它们包含一个特定的结构基序,并将其称为载体特征,同时还会与蛋白质的跨膜片段相邻。在前体导入的过程中,TOM70 能够识别内部信号,而 TIM10 和 TIM12 则能够识别载体特征。然而,与 TIM23 不同的是,TIM22 的易位是由内膜上的电化学势所驱动的,而不需要伴侣或 ATP 水解能的帮助。
插入由 TIM22/23 通道转运的整合膜蛋白需要第三种转位酶,即氧化酶组装体 (OXA)。具有可裂解 N 端前序列的单跨内膜蛋白遵循停止转移途径,并通过 TIM23 通道横向释放被阻断的前体来整合到内膜中。Oxa 底物包括具有可切割的前序列多跨度内膜蛋白和几种具有不可切割内部输入信号的载体蛋白。易位到基质中的前体能够通过 Oxa 易位酶并按照线粒体蛋白质分选的保守途径重新插入到内膜中。
跨内膜的易位由跨内膜的质子梯度的电化学势驱动。
朝向内膜基质侧的负电荷展开前体并将带正电的前序列拉入。
两种不同的转位酶 TIM23 和 TIM22 促进了不同类别的蛋白质跨内膜的转运。
跨 TIM22/23 复合体的易位遵循两条不同的路线:保守途径和停止-转移途径。
在保守途径中,含有 N 端基质靶向序列的前体首先转运到基质中,然后输出到内膜进行插入。
称为 OXA 复合物的跨膜插入机制与前体结合,防止肽聚集并促进自发整合到内膜中。
在终止转移途径中,额外的内部疏水序列阻断了前体在 TIM 通道上的易位。
当 TIM 复合物将蛋白质横向释放到内膜中时,基质 Hsp70 会拉动蛋白质的剩余 N 端。疏水性终止转移序列形成跨膜段,并将蛋白质锚定到内膜上。
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