Tom22 — «вышибала» митохондрии
Митохондрии сжигают сахар и снабжают клетку энергией. Долгое время считалось, что они функционируют относительно независимо от клетки. Однако аспирантка Каролин Гербет из трёхнациональной исследовательской группы «Мембранные белки и биологические мембраны» обнаружила целых три сигнальных пути, с помощью которых клетка влияет на процессы в митохондриях.
В пекарских дрожжах она и её коллеги из Фрайбургского университета нашли три фермента, которые регулируют транспорт белков в митохондрии. Результаты опубликованы в журнале Cell Metabolism.
«Наша работа закладывает важную основу для исследования подобных сигнальных путей у человека и определения их роли в развитии заболеваний. В опухолевых клетках митохондриальный энергетический метаболизм нарушен, и возможно, что это перепрограммирование передаётся через эти вновь обнаруженные сигнальные пути», — объясняет руководитель проекта проф. Крис Мейзингер.
Митохондрии похожи на клетку внутри клетки: отделённые двумя мембранами от остальной части клетки и имеющие собственный геном, они долгое время считались в основном независимыми от ядра. Однако большинство митохондриальных белков считываются с ДНК в ядре и после синтеза в цитозоле должны транспортироваться в митохондрии.
Белки должны точно сортироваться по месту назначения. Не всё может проходить через мембрану клеточных электростанций: только с молекулярным «почтовым адресом» белок может пройти через центральные входные ворота во внешней мембране митохондрии — TOM-комплекс. Помимо молекулярной поры Tom40, комплекс содержит рецепторы, такие как Tom22, который, подобно вышибале в ночном клубе, решает, какие белки могут войти, а какие нет. Правильный «наряд» для входа — особая молекулярная структура.
Через входные ворота проходят не только белки, находящиеся в митохондрии: как обнаружила Гербет, ворота также регулируются клеточными белками. Она показала, что два из этих так называемых киназ могут делать ворота более или менее проницаемыми, присоединяя фосфат к предшественнику белка Tom22.
Катализатором в этом случае является сахар глюкоза, которую дрожжи используют в пищу и как источник энергии. Это позволяет дрожжевой клетке адаптировать энергетический метаболизм в митохондрии к изменениям окружающей среды. Например, когда глюкозы в изобилии, поры пропускают меньше белков, необходимых для производства энергии, — митохондрии переходят в режим экономии, и клетка получает энергию из цитозоля.
Одна из киназ даже встроена непосредственно во внешнюю мембрану, рядом с TOM-комплексом. До сих пор в митохондриях было обнаружено лишь несколько протеинкиназ.