Classificação(Seleção) de Proteínas Mitocondriais

As mitocôndrias são organelas de membrana dupla dos eucariontes envolvidas no metabolismo celular, sinalização, síntese de ATP e morte celular programada. Cada um desses processos requer proteínas e enzimas específicas que devem ser corretamente classificadas no subcompartimento mitocondrial correto para o bom funcionamento da organela.

A maioria dessas proteínas mitocondriais é codificada pelo núcleo e importada para a mitocôndria como precursores desdobrados ou fracamente dobrados. Os precursores mitocondriais contêm uma pré-sequência N-terminal clivável de 15 a 50 aminoácidos e um sinal de importação interno hidrofóbico não clivável. Acompanhantes e co-acompanhantes citosólicos, como Hsp90/p23 e Hsc70/Hsp40, guiam esses precursores para a translocase da membrana mitocondrial externa, ou para o complexo TOM. O complexo TOM é o primeiro ponto de contato para a importação de todos os precursores mitocondriais. As pré-sequências mitocondriais são geralmente identificadas pelos receptores TOM20, enquanto os receptores TOM70 reconhecem precursores com sinais de importação internos. Após o reconhecimento inicial, os precursores são transferidos para o receptor central TOM22. O domínio do espaço intermembrana do receptor TOM22 funciona como um sítio de ligação para o precursor que emerge do complexo TOM. Pré-sequências carregadas positivamente induzem a abertura do canal dependente de voltagem TOM40 e passam para o espaço intermembrana. Ao entrar no espaço intermembranar, os precursores são transferidos para a translocase da membrana interna, ou o complexo TIM, para posterior translocação para os subcompartimentos internos. Precursores contendo pré-sequências são translocados pela membrana interna através do canal TIM23, enquanto o canal TIM22 transloca precursores com sinais de importação internos. Dependendo do destino do precursor, são identificadas as seguintes cinco principais vias de importação mitocondrial.

A via de pré-sequência transporta precursores com pré-sequências de terminal N cliváveis, translocando-se através dos canais TOM40 e TIM23 para a matriz. O motor associado à translocase de pré-sequência (PAM) usa a energia da hidrólise do ATP e transporta o peptídeo completo para o espaço da matriz. Dentro da matriz, a pré-sequência é clivada pelas peptidases de processamento da matriz, e o precursor processado é então dobrado em uma proteína ativa.

Em contraste, precursores com pré-sequência não clivável e sinais de importação internos são translocados pela via transportadora, pela via do barril beta, pela via MIA ou pela importação mitocondrial, ou pela via MIM. Na via transportadora, as proteínas de transporte da membrana interna são translocadas pelo complexo TOM na membrana externa e pelas translocases transportadoras, TIM22, na membrana interna. Na via do barril beta, os precursores são translocados através do complexo TOM e depois integrados na membrana externa pelo complexo de máquinas de classificação e montagem (SAM). Algumas proteínas ricas em cisteína direcionadas para o espaço intermembranar (IMS) são transportadas por uma quarta via envolvendo o complexo TOM e um complexo de maquinaria de montagem e importação mitocondrial (MIA) que ajuda a puxar o precursor através do canal TOM para o espaço intermembranar. Finalmente, a via MIM transloca e integra proteínas de membrana externa de passagem múltipla com segmentos transmembranares alfa-helicoidais e precursores com sinais de âncora hidrofóbicos N-terminais.