Ученые выяснили механизм встраивания белков в наружную мембрану митохондрий
Исследователи из Университета Фрайбурга описали, как так называемые бета-баррельные белки встраиваются в мембраны митохондрий. Эти белки позволяют митохондриям импортировать и экспортировать молекулы. Команда под руководством проф. Нильса Видеманна и проф. Николауса Пфаннера, в сотрудничестве с группой проф. Каролы Хунте, прояснила фундаментальный вопрос белковой биохимии. Результаты опубликованы в журнале Science.
Митохондрии, обеспечивающие клеточную энергию, содержат около 1000 белковых молекул, транспортируемых из цитозоля. Для этого их наружная мембрана имеет белковые импортные каналы, состоящие из молекул со структурой бочонка — бета-баррельных белков. В митохондриях энергия из питательных веществ используется для производства клеточной энергетической молекулы аденозинтрифосфата (ATP). ATP транспортируется через другие баррельные поры через наружную мембрану митохондрий в цитозоль, что питает человеческие клетки.
Около 30 лет назад группа проф. Георга Шульца сообщила о структуре бета-баррельных мембранных белков: нити белков, идущие в противоположных направлениях, создают листы, которые образуют полый цилиндр за счет ассоциации первой и последней нити. С тех пор исследователи задавались вопросом, как этот класс формирующих каналы белковых молекул встраивается в биологические мембраны. Впоследствии в наружной мембране митохондрий была идентифицирована машинерия сортировки и сборки (SAM), необходимая для вставки баррельных белков.
Sam50 — это название центральной субъединицы SAM для формирования бета-баррельных белков. Это отправная точка для текущего исследования. Д-р Александра Хёр экспериментально доказала, что последняя нить нового белка вводится между первой и последней нитью бета-барреля Sam50, с которого начинается встраивание в мембрану. Вместе с Каролин Линдау она показала, что новые нити нового бета-барреля по частям втягиваются в латеральное отверстие Sam50, пока новый полный канал не высвобождается в мембрану.
Поскольку митохондрии и фотосинтезирующие хлоропласты произошли от общих бактериальных предков, исследование не только способствует лучшему пониманию формирования и функционирования клеточных электростанций, но также дает новое представление о формировании хлоропластов и бактерий.