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线粒体前蛋白输入的分子途径,PCR Clean™高效清除核酸污染

更新时间:2023-09-14  |  点击率:202

分子实验,需要预防实验室核酸污染。为确保PCR试验数据准确,预防DNARNA交叉污染,PCR实验室大多会常备DNA/RNA污染清除剂。德国MB公司生产的PCR Clean™,高效清除实验室中的核酸污染。

 

大多数线粒体蛋白在细胞核中编码,由细胞质中的核糖体合成,然后输入线粒体室。线粒体已经进化出复杂的输入系统,以促进蛋白质在其膜上的易位。外膜(TOM)复合体的转位酶介导大多数蛋白质进入线粒体。通过TOM复合物后,蛋白质被分类并根据目的地传递到不同的蛋白质转运机制。超过一半的线粒体蛋白遵循前序列途径到达内膜23 (TIM23)复合体的转位酶。这些蛋白质底物通常在n端含有带正电的前序列,通过TOM复合物和TIM23复合物将前蛋白引导到基质。

 

TOM复合体是线粒体蛋白的主要入口。核心通道形成亚基是一个完整的膜β桶蛋白Tom40。蛋白质底物通过β桶的中心在外膜上移位。Tom40Tom22Tom20Tom70Tom5Tom6Tom7TOM小亚基形成二聚体和高聚物。酵母和人类TOM复合物的电子冷冻显微镜(cro - em)结构揭示了这些亚基之间广泛的相互作用。在二聚体TOM配合物中,两个Tom22分子位于二聚体界面,并参与与两个Tom40分子的相互作用。Tom5Tom6Tom7Tom40外壁的关联比例相等。Tom20Tom70作为细胞质前体蛋白的受体。Tom22也可以作为预序列的受体。

 

穿过TOM复合物后,含有前序列的蛋白质底物被传递到内膜的TIM23复合物中。TIM23的核心亚基是TIM23Tim17,它们都是四膜跨越蛋白,具有序列和拓扑相似性。虽然单独的Tim23Tim17的四个跨膜片段(TMs)不太可能完成蛋白质传导通道,但Tim23已被证明可能通过寡聚化形成通道。一般认为Tim23是主要的通道形成亚基,而Tim17提供了必要的结构支撑。然而,这一观点最近受到了挑战。TIM23的其他亚基包括Tim50Tim21Tim44mtHsp70Mgr2,它们作为受体、马达和调节剂,帮助从外膜接收底物并将其拉入基质。最近在TIM23复合体中发现的亚基是Mgr2,它具有两个TMs,与Tim17TIM23具有序列同源性。Mgr2是一个非必需的亚基,其功能是作为看门人调节TMs从转位体的侧向释放。

 

在序列前途径中,TOMTIM23复合体被精心安排以实现有效的蛋白质跨线粒体双膜输入。已经确定TOMTIM23在蛋白质易位过程中形成一个超复合体。然而,目前尚不清楚这两种复合物及其亚基是如何组织起来以促进蛋白质底物穿过两种膜的。特别是,TIM23复合体中核心转位酶单元的组成和组装尚不清楚。

 

在本文中,为了更好地了解TOMTIM23复合物的分子细节,特别是进口途径,研究人员用一系列多肽底物在体内组装TOM - TIM23超复合物。超级复合物的结构和生化分析揭示了底物通过TOM复合物的中心孔转运时的进口途径,以及TIM23核心的组织,该组织创建了跨膜途径,促进蛋白质通过内膜转运。

 

相关研究发表在《Nature Structural & Molecular Biology》,文章标题为:“Molecular pathway of mitochondrial preprotein import through the TOM-TIM23 supercomplex"。

 

电子冷冻显微镜分析显示,多肽底物通过Tom40亚基的中心通过TOM复合物,与谷氨酰胺富区相互作用。结构和生化分析表明,TIM23复合物含有一个由TIM23Tim17Mgr2亚基组成的异源三聚体。多肽底物被Mgr2Tim17屏蔽,从而形成一个以带负电荷的入口和中心疏水区域为特征的易位途径。这些发现揭示了一个意想不到的通过TOM-TIM23超复合体跨越线粒体双膜的序列前通路。