Образование пор в митохондриальной мембране расшифровано
Митохондрии считаются электростанциями клеток и необходимы для человеческого метаболизма. Дисфункция 40% митохондриальных белков связана с заболеваниями человека, поэтому митохондрии также играют важную роль в медицинских исследованиях.
Ранее необъяснимым процессом в сложных митохондриях было образование их бочкообразных пор. Они расположены внутри наружной митохондриальной мембраны и служат порталом для обмена веществами между митохондриями и клеточной водой.
Исследователям из Университета Фрайбурга и Университета Киото (Япония) удалось расшифровать механизм, с помощью которого образуются поры, с помощью структурных и функциональных экспериментов. Исследование команды под руководством проф. Нильса Видеманна и проф. Николауса Пфаннера с медицинского факультета и кластера передового опыта CIBSS Университета Фрайбурга, а также проф. Тошии Эндо из Университета Кёто Сангё опубликовано в журнале Nature Structural & Molecular Biology.
"Бочкообразные поры необходимы для жизни, так как незаменимы для обмена веществ внутри клеток", — объясняет Видеманн. "Лучшее их понимание — важный строительный блок для фундаментальных клеточных исследований".
Сходство со структурой винной бочки
Было уже известно, что бочкообразные поры в митохондриях состоят из белковой молекулы, которую для этого необходимо сложить до 19 раз через наружную мембрану. Эти так называемые бета-тяжи, пересекающие наружную мембрану, расположены по кругу, как продольные клепки бочек, используемых в виноделии, так что в наружной митохондриальной мембране образуется пора. Белки бета-бочки собираются машиной сортировки и сборки (SAM) в наружной митохондриальной мембране.
Роли Sam50 и Sam37
Путем очистки и впервые расшифровки структуры белкового комплекса машины сортировки и сборки вместе с белком бета-бочки во время формирования бета-бочки было доказано, что последний бета-тяж белков бета-бочки сначала присоединяется к Sam50 (белковой субъединице машины сортировки и сборки) в наружной митохондриальной мембране. Затем собираются остальные тяжи один за другим. В этом процессе часть белковой цепи белков бета-бочки, предшествующая тяжам, важна не только для их функции, но и для их сборки.
В отличие от этого, субъединица Sam37 имеет выступ, который простирается в наружную митохондриальную мембрану, вокруг которого тяжи белков бета-бочки располагаются по кругу. Функциональные эксперименты, в которых выступ Sam37 был удален, показали, что выступ критически важен для замыкания кольца белков бета-бочки. "Это позволило нам приписать субъединице Sam37 функцию бондаря/изготовителя бочек для формирования жизненно важных белков бета-бочки в наших клеточных электростанциях", — объясняет Видеманн.