16.14: İç Mitokondriyal Membrana Protein Taşınması

Nükleer kodlanmış mitokondriyal öncüler, iki ayrı translokon (TIM22 ve TIM23) içeren çok adımlı bir işlemle iç membrana aktarılır. TIM23, proteinin N terminal segmenti tarafından kapalı kalan katyon seçici bir gözenektir. TIM23'teki negatif yükler, gelen öncü için bir reseptör görevi görür ve peptit eklenmesi ve translokasyonu için pozitif yüklü matris hedefleme dizisini çeker.

Mitokondriyal öncüllerin TIM23 kanalı boyunca taşınması, ATP hidrolizinin enerjisi tarafından yönlendirilir. TIM23, iç membranın matris tarafına doğru TIM44 ile birleştiğinde, TIM44 dimer, TIM23 kanalının ağzına bağlanan iki matris Hsp70 molekülünü alır. Bir motor gibi, Hsp70 de ortaya çıkan peptiti TIM23 kanalından çekerek matrisin içine bırakır.

TIM22 de voltajla aktifleşen bir kanaldır ancak taşıyıcı proteinleri ve matris hedefleme dizisi olmayan integral membran proteinlerini tanır. Taşıyıcı proteinler bölünemeyen bir ön diziye ve birden fazla dahili içe aktarma sinyaline sahiptir. Proteinlerin transmembran bölümlerine bitişik olarak taşıyıcı imza adı verilen spesifik bir yapısal motif içerirler. Öncül içe aktarma sırasında TOM70 dahili sinyalleri tanırken TIM10 ve TIM12 taşıyıcı imzaları tanır. Bununla birlikte, TIM23'ten farklı olarak, TIM22 boyunca translokasyon, şaperonlar veya ATP hidroliz enerjisinin yardımı olmadan iç membran boyunca elektrokimyasal potansiyel tarafından yönlendirilir.

TIM22/23 kanalları tarafından transloke edilen integral membran proteinlerinin yerleştirilmesi için üçüncü bir translokaz olan oksidaz düzeneği (OXA) gereklidir. Bölünebilir N-terminal dizilimine sahip tek yayılan iç membran proteinleri, stop-transfer yolunu takip eder ve bloke öncünün TIM23 kanalından yanal salınması yoluyla iç membrana entegre edilir. Oksa substratları, bölünebilir ön dizili çok yayılan iç membran proteinlerini ve bölünemeyen iç içe aktarma sinyallerine sahip çeşitli taşıyıcı proteinleri içerir. Matrise transloke edilen öncüler, mitokondriyal protein sınıflandırmasının konservatif yolunu takip ederek Oxa translokaz yoluyla iç membrana yeniden yerleştirilir.

İç zar boyunca translokasyon, iç zar boyunca proton gradyanının elektrokimyasal potansiyeli tarafından yönlendirilir.

İç zarın matris tarafına doğru negatif yükler öncüyü açar ve pozitif yüklü ön diziyi içeri çeker.

İki farklı translokaz, TIM23 ve TIM22, ayrı protein sınıflarının iç zar boyunca taşınmasını kolaylaştırır.

TIM22/23 kompleksi boyunca translokasyon iki farklı rota izler: konservatif yol ve stop-transfer yolu.

Konservatif yolda, N-terminal matris hedefleme dizilerini içeren öncüler önce matrise taşınır ve daha sonra yerleştirme için iç zara aktarılır.

OXA kompleksi adı verilen transmembran yerleştirme mekanizması, öncülerle birleşerek peptit agregasyonunu önler ve iç zara spontan entegrasyonu kolaylaştırır.

Durdurma-transfer yolunda, ek dahili hidrofobik diziler, öncünün TIM kanalı boyunca translokasyonunu bloke eder.

Matris Hsp70, TIM kompleksi proteinleri yanal olarak iç zara salarken, proteinin kalan N-terminal ucunu çeker. Hidrofobik durdurma-transfer dizileri, transmembran segmentini oluşturur ve proteini iç zara tutturma işlevi görür.