Исследователи раскрыли механизм транспорта белков в митохондриях

Исследовательские группы доктора Томаса Беккера и доктора Николауса Пфаннера из Института биохимии и молекулярной биологии Университета Фрайбурга сообщили о функции метаболитного канала внешней мембраны митохондрий в транспорте белков. Результаты опубликованы в Molecular Cell.

Митохондрии играют фундаментальную роль в метаболизме клетки, производя основную энергию для клеточных функций. Их дисфункция вызывает тяжелые заболевания сердца, мышц или нервной системы. Функционирование митохондрий зависит от обмена метаболитами с клеткой через две окружающие мембраны.

  • Внешняя мембрана: Транспорт метаболитов осуществляется через порин/VDAC (voltage-dependent anion channel).
  • Внутренняя мембрана: Специфические белки-переносчики (carrier proteins) транспортируют метаболиты.

Кроме того, митохондрии зависят от импорта около 1000 типов белков из цитозоля. Комплекс TOM (translocase of the outer membrane) служит входными воротами для белков-предшественников. Импорт белков-переносчиков особенно важен для метаболизма:

  1. Предшественники проходят через канал TOM во внешней мембране.
  2. Белки-помощники (small TIM proteins) направляют их к внутренней мембране.
  3. Транслоказа TIM22 интегрирует предшественники во внутреннюю мембрану.

Связь между этими отдельными этапами транспорта ранее не была известна.

Исследователи обнаружили неожиданную функцию метаболитного канала порин/VDAC в импорте белков. Оказалось, что порин/VDAC стимулирует импорт белков-переносчиков во внутреннюю мембрану независимо от своей канальной активности.

Вместо этого порин/VDAC действует как фактор связывания (coupling factor): он связывается с предшественниками белков-переносчиков в межмембранном пространстве, а также с комплексом TOM и транслоказой TIM22. Таким образом, порин/VDAC пространственно связывает отдельные этапы транспорта, стимулируя импорт.

Это открытие демонстрирует связь между метаболитным и белковым транспортом в митохондриях. Как объясняет Беккер, роль порина/VDAC в транспорте белков может представлять собой элегантный механизм для тонкой настройки импорта белков-переносчиков и, в конечном итоге, транспорта метаболитов в соответствии с потребностями клетки.