Устранение белковых "пробок" на входе в митохондрии

Исследователи из Фрайбурга открыли новый механизм, обеспечивающий беспрепятственный транспорт белков в энергетические станции клетки.

Лаборатория доцента (Privatdozent) доктора Томаса Беккера в Университете Фрайбурга открыла механизм, устраняющий блокады на белковой "магистрали" к митохондриям. Результаты опубликованы в Nature.

Митохондрии производят основную часть клеточной энергии, поэтому их называют энергетическими станциями клетки. Для выполнения своих функций им необходим импорт около 1000 различных белков. Эти белки синтезируются в цитозоле в виде предшественников. Специальные белковые машины, транслоказы, транспортируют эти предшественники через две окружающие митохондрию мембраны. Транслоказа внешней мембраны, TOM-комплекс, служит входными воротами для почти всех белков-предшественников.

Небольшая часть предшественников может застревать в канале TOM-комплекса, блокируя импорт других белков. Нарушение транспорта белков в митохондрии губительно для клетки и запускает ряд стрессовых ответов. Как клетка предотвращает накопление таких "забитых" TOM-комплексов, было неясно.

Исследователи из исследовательской группы 2202 "Транспорт через и внутрь мембран" и кластера передовых исследований CIBSS (Центр интегративных исследований биологической сигнализации) Университета Фрайбурга открыли новый механизм очистки TOM-комплексов от "застрявших" белков.

Кристоф Мортенссон из лаборатории Беккера в сотрудничестве с группой профессора доктора Беттины Варшайд обнаружил взаимодействие белка Ubx2 с TOM-комплексом. Это открытие стало неожиданным, поскольку ранее Ubx2 был известен своей ролью в удалении неправильно свернутых белков из другого клеточного органоида — эндоплазматического ретикулума.

Команда Беккера показала, что Ubx2 присутствует и в митохондриях, где он связывается с TOM-комплексом и рекрутирует цитозольный белок Cdc48. Cdc48 обеспечивает извлечение "застрявшего" белка-предшественника из TOM-комплекса и передает его клеточной машине деградации белков — протеасоме.

Исследователи назвали этот путь "митохондриальной деградацией, ассоциированной с транслокацией белков" (mitoTAD). Механизм mitoTAD обеспечивает эффективное удаление "забивших" белков из TOM-комплекса и гарантирует беспрепятственный транспорт белков в митохондрии.

Поскольку дефекты транспорта белков в митохондрии связывают с нейродегенеративными заболеваниями, путь mitoTAD может дать новое понимание молекулярных механизмов, ведущих к развитию таких болезней.