Исследовательская лаборатория доцента (приват-доцента) доктора Томаса Беккера из Университета Фрайбурга обнаружила механизм, устраняющий блокады белкового пути, ведущего к электростанции клетки. Исследователи опубликовали свои выводы в журнале Nature.
Митохондрии производят большую часть клеточной энергии и поэтому называются электростанциями клетки. Для выполнения своих функций митохондрии зависят от импорта около 1000 различных белков. Эти белки синтезируются как предшественники в цитозоле. Специфические белковые механизмы, называемые белковыми транслоказами, транспортируют эти белки-предшественники через две окружающие мембраны митохондрий. Транслоказа наружной мембраны, комплекс ТОМ, образует входные ворота почти для всех белков-предшественников. Небольшая часть белков-предшественников может останавливаться в транслокационном канале комплекса ТОМ и блокировать импорт дальнейших белков в митохондрии. Нарушение транслокации белка в митохондрии вредно для клетки и приводит к ряду клеточных стрессовых реакций. Как клетка предотвращает накопление такого забитого комплекса ТОМ, неясно.
Исследователи из учебно-исследовательской группы 2202 «Транспорт через мембраны и в мембраны» и кластера передового опыта CIBSS - Центра интегративных биологических сигнальных исследований при Университете Фрайбурга обнаружили новый механизм, очищающий комплексы ТОМ от застопорившихся белков-предшественников.. Кристоф Мартенссон из лаборатории Беккера продемонстрировал в сотрудничестве с группой проф. Доктор Беттина Варшейд взаимодействие белка Ubx2 с комплексом TOM. Это открытие было неожиданным для исследователей, поскольку ранее было обнаружено, что Ubx2 участвует в удалении белков с неправильной укладкой из эндоплазматического ретикулума, другой клеточной органеллы. Команда Беккера показала, что Ubx2 также присутствует в митохондриях, где он связывается с комплексом TOM, рекрутируя цитозольный Cdc48. Cdc48 обеспечивает извлечение застопорившегося белка-предшественника из комплекса TOM и переносит его в механизм деградации клеточного белка, протеасому.
Исследователи назвали этот путь «деградацией, связанной с транслокацией митохондриального белка», mitoTAD. Механизм митоТАД позволяет эффективно удалять засорившиеся белки-предшественники из комплекса ТОМ и обеспечивает беспрепятственный транспорт белков в митохондрии. Поскольку дефекты транспорта белков в митохондрии связаны с нейродегенеративными расстройствами, путь митоТАД может дать новое представление о молекулярных механизмах, которые приводят к развитию таких заболеваний.