Новый сигнал в клетке направляет белки к митохондриям

Митохондрии — это не только "энергостанции" клеток человека, растений и животных, но и органеллы, выполняющие множество других жизненно важных функций. Они имеют бактериальное происхождение: более миллиарда лет назад они были приняты в праклетку. В ходе эволюции большинство их генов переместилось в ядро клетки, поэтому строительные белки для митохондрий производятся в цитоплазме и импортируются с помощью сложных процессов.

В двух новых исследованиях группа профессора Дорона Рапапорта из Тюбингенского университета пролила свет на вопросы, связанные с построением митохондрий.

Исследование 1: Новый белок внешней мембраны

• Мonika Sinzel и доктор Кай Штефан Диммер обнаружили новый белок, который встраивается во внешнюю мембрану митохондрий.
• Интересно, что решающую роль в его правильном позиционировании играют ферменты внутренней мембраны.

Исследование 2: Сигнал для бета-баррельных белков

• Рапапорт и Тобиас Йорес с коллегами из Франкфурта и Киото обнаружили сигнал, который направляет бета-баррельные белки через цитоплазму к митохондриям.
• С помощью биохимических экспериментов, структурного анализа и генетических манипуляций на дрожжевых клетках было установлено, что этим сигналом является особая белковая структура — бета-шпилька (beta-hairpin).
• Исследователи также идентифицировали рецептор на поверхности митохондрий, который распознаёт этот сигнал.
• Коллеги из Киото определили структурные аспекты этого молекулярного взаимодействия.
• Учёные из Франкфурта экспериментально подтвердили ключевую роль бета-шпильки: перенеся этот сигнал на белки, предназначенные для хлоропластов, они добились их доставки к митохондриям.

Значение митохондрий

Помимо генерации энергии, митохондрии участвуют в производстве аминокислот, нуклеотидов и железо-серных кластеров. Они также являются ключевыми игроками в клеточной сигнальной сети, что придаёт им особое значение в процессах старения и запрограммированной клеточной смерти.

Дефекты митохондрий могут приводить к широкому спектру заболеваний:

• Мышечным, метаболическим и нейродегенеративным
• Диабету, глухоте, слепоте, раку
• Преждевременному старению, деменции и бактериальным инфекциям.

"Импорт белков из плазмы в правильный отдел митохондрий — это важнейший процесс для жизнеспособности клетки", — подчёркивает Рапапорт.