Учёные раскрыли структурную основу импорта белков-предшественников в хлоропласты

Суперкомплекс TOC-TIC (транслокон внешней и внутренней мембран хлоропластов) отвечает за транспорт большинства белков-предшественников из цитоплазмы в хлоропласт. В систему транспорта белков также входит моторный белковый комплекс, критически важный для перемещения белков через мембрану.

Однако до сих пор были малоизвестны белковый состав и архитектура моторного комплекса, а также детали транслокации белков-предшественников.

Исследовательская группа из Китайской академии наук определила высокое разрешение структуры комплекса Orf2971-FtsHi — моторного комплекса хлоропластов Chlamydomonas reinhardtii. Исследование раскрывает высоко сложный белковый состав и детали сборки комплекса, а также исследует потенциальный путь транслокации белков-предшественников.

Исследование, проведённое командой профессора Ли Мэй из Института биофизики и командой профессора Ян Вэньцяна из Института ботаники, опубликовано в журнале Molecular Plant.

Структура комплекса:

• Комплекс Orf2971-FtsHi состоит из 20 субъединиц, образованных 19 белками.
• Он пронизывает внутреннюю мембрану хлоропласта и простирается как в межмембранное пространство, так и в сторону стромы.

Ключевая роль Orf2971:

• Белок Orf2971 (кодируется геномом хлоропласта, молекулярная масса ~341 кДа) произошёл от протеазы FtsH.
• Он действует как каркас, напрямую взаимодействуя с 17 из 19 других белковых субъединиц, что критически важно для сборки и стабильности всего комплекса.

Механизм работы:

• Пять FtsH-подобных белков (Orf2971, Ctap1, Fhl1, Fhl2 и Fhl3) формируют гетерогексамерную двухслойную дискообразную структуру (Orf2971, Ctap1, Fhl1, Fhl2 и две идентичные копии Fhl3).
• Эта структура создаёт силу тяги, необходимую для транслокации белков-предшественников, за счёт гидролиза АТФ.
• Остальные 14 белковых субъединиц помогают в сборке и стабильности комплекса, а также участвуют в транспорте и регуляции белков-предшественников.

Взаимодействие с TOC-TIC:

• С помощью SPR (поверхностного плазмонного резонанса) и моделирования методом ускоренной молекулярной динамики Гаусса исследователи показали прямое взаимодействие между белком Tic22 (в моторном комплексе) и белком Toc75 (в суперкомплексе TOC-TIC).

На основе этих данных учёные предложили две модели ассоциации этих комплексов. Это даёт важное представление о координации между суперкомплексом TOC-TIC и моторным белковым комплексом в процессах и механизмах транслокации белков-предшественников. Исследование предоставляет важную структурную основу для понимания процесса транспорта белков-предшественников.