16.10: Proteinlerin Mitokondriye Translokasyonu

Mitokondriyal öncüller, translokazlar adı verilen farklı protein makinelerini içeren bağımsız mekanizmalar yoluyla iç alt bölmelere taşınır.

Dış membran proteinlerinin sınıflandırılması:

Mitokondriyal dış membran proteinleri iki tiptedir: transmembran, beta-varil porinler ve membrana bağlı, alfa-sarmal proteinler. Beta-fıçı porin öncüleri TOM kompleksi tarafından yer değiştirir ve SAM kompleksi tarafından dış mitokondriyal membrana yerleştirilir. Buna karşılık, alfa-sarmal membrana bağlı proteinler, TOM kompleksi tarafından yer değiştirir ve mitokondriyal içe aktarma kompleksi tarafından eklenir.

Membranlar arası boşluk proteinlerinin sınıflandırılması:

Membranlar arası alan proteinleri, mitokondriyal membranlar arası alan alma ve birleştirme makinesi veya (MIA) yolu aracılığıyla sıralanır. MIA40, MISS/ITS sinyali adı verilen hidrofobik membranlar arası boşluk sıralama dizisinin yukarı veya aşağı yönünde spesifik sistein kalıntılarını tanıyan ve bağlayan, membranlar arası boşluğun (IMS) bir oksidoredüktazıdır. MIA40, gelen öncünün sistein kalıntıları ile tiyol-disülfit değişimini kolaylaştıran redoks aktif bir CPC motifi içerir. Erv1 adı verilen dimerik flavin bağımlı oksidoredüktaz, öncü sistein kalıntılarının oksitlenmesinde MIA40 ile işbirliği yapar, böylece oksitlenmiş öncüyü katlar ve IMS'ye taşır. Erv1 daha sonra elektronları sitokrom C ve sitokrom C oksidaz veya elektron taşıma zincirinin solunum zinciri IV yoluyla MIA40'ın azaltılmış CPC motifine aktarır. Oksitlenmiş Mia40, yeni bir IMS öncül içe aktarım turuna hazırlanır.

İç membran ve matris proteinlerinin sınıflandırılması:

Bölünebilir N terminal ön dizilişlerine sahip iç membran proteinleri, ATP'ye bağımlı ön dizili translokazla ilişkili motor (PAM) tarafından desteklenen ön dizili translokaz TIM23 yoluyla translokasyona tabi tutulur. Buna karşılık, taşıyıcı imzalar adı verilen dahili içe aktarma sinyallerine sahip iç membran proteinleri, taşıyıcı translokaz TIM22 aracılığıyla yer değiştirir. TIM23 veya TIM22 üzerinden iç membrana translokasyon iki farklı sıralama yolunu izleyebilir: muhafazakar ve durdurma taşıma yolları. Aktarım durdurma yolunda, iç hidrofobik yamalara sahip öncüllerin hareketi, iç membrana yanal olarak salınan TIM22/23 kanalı boyunca bloke edilir. Konservatif yolda, öncüller önce matrise taşınır ve daha sonra Oxa proteini tarafından iç membrana birleştirilir. Bununla birlikte, matrisi hedef alan öncüller, matris işleyen peptidazlar tarafından parçalanır. Bazı öncüler ayrıca, ek ön sekans bölünme bölgelerine bağlı olarak mitokondriyal ara peptidaz veya iç membran proteaz I tarafından işlenir. İşlenmiş matris proteinleri daha sonra ATP hidroliz enerjisi kullanılarak şaperoninler tarafından katlanmak üzere matrisin içine salınır.

Matrise hedeflenen ön dizileri taşıyan peptitler, TOM / TIM kompleksi boyunca geçirilir. Mitokondriyal Hsp70, peptidi TIM kanalından çıkarken bağlar ve onu, ön dizinin matris proteazları tarafından parçalandığı matrise hareket ettirir.

Zarlar arası boşluğa hedeflenen proteinler, TIM kompleksi boyunca translokasyonu durduran ek bir hidrofobik sinyal dizisi taşır. Sinyal peptidazları hidrofobik segmenti parçalar ve aktif proteini zarlar arası boşlukta serbest bırakır.

Alternatif olarak, mitokondriyal zarlar arası boşluk düzeneği 40 veya Mia40 proteini, ön dizilerden yoksun zarlar arası boşluk proteinlerini içe aktarır.

Oksitlenmiş Mia40, gelen polipeptit üzerindeki tiyollerle geçici bir disülfid bağı oluşturur ve yeni ortaya çıkan peptidi TOM kanalından çeker. Tüm peptit geçirildikten sonra, Mia40 azaltılır.

Stop-transfer dizilerine sahip bazı iç zar proteinleri tutuklanır ve zara yerleştirilir. Diğerleri önce sinyal peptidazları tarafından işlenir ve daha sonra onları zara gömen bir OXA translokaz tarafından tanınır.