Раскрыта карта белков митохондрий клетки

Исследователи из Университетской клиники Бонна (UKB) и Университета Фрайбурга получили систематическое представление об организации белков в митохондриях. Исследование опубликовано в Nature.

Митохондрии — одни из важнейших клеточных компартментов, окружённые двойной мембраной. Они производят большую часть энергии для всех клеточных процессов, выполняют другие функции в метаболизме и служат сигнальной поверхностью для воспалительных процессов и запрограммированной гибели клеток. Дефекты в митохондриях приводят к многочисленным заболеваниям, особенно нервной системы.

Митохондрии могут содержать около 1000 и более различных белков. Для выполнения функций несколько молекул часто работают вместе, образуя белковый комплекс. Однако об организации митохондриальных белков в такие комплексы известно мало.

Высокоточный анализ динамических белковых машин

Исследовательские группы под руководством профессора Томаса Беккера и доктора Фабиана ден Брейва из UKB вместе с группами из Университета Фрайбурга создали высокодетализированную картину организации белков в белковых комплексах — MitCOM.

Для этого использовался специфический метод complexome profiling, позволивший с беспрецедентным разрешением зафиксировать «отпечатки» отдельных белков. MitCOM раскрывает организацию в белковые комплексы более чем 90% митохондриальных белков пекарских дрожжей. Это позволяет идентифицировать новые белок-белковые взаимодействия и белковые комплексы.

Контроль качества на входе в митохондрии

На примере TOM-комплекса (транслоказа внешней мембраны) исследователи показали, как можно использовать этот набор данных для выявления новых процессов. TOM-комплекс обеспечивает импорт около 99% белков митохондрий из цитозоля.

Используя информацию из набора данных MitCOM, команда показала, что неимпортированные белки, «застрявшие» в процессе транспорта, специфически помечаются для клеточной деградации. Дальнейшие исследования аспирантки Аруши Гупты выявили путь, по которому эти помеченные белки впоследствии направляются на деградацию. Понимание этих процессов важно, поскольку дефекты импорта белков могут приводить к клеточным повреждениям и неврологическим заболеваниям.

«Пример из нашего исследования демонстрирует большой потенциал набора данных MitCOM для выявления новых механизмов и путей. Эта карта белков представляет собой важный источник информации для дальнейших исследований, которые помогут нам понять функции и происхождение энергостанции клетки», — говорит профессор Томас Беккер.