線粒體是細(xì)胞的“動(dòng)力工廠”,，而其中呼吸鏈復(fù)合物起著重要作用,，只是一直以來(lái)人們都不知道這些復(fù)合物是如何生成的?，F(xiàn)在，德國(guó)哥廷根的科學(xué)家研究表明,，新發(fā)現(xiàn)的蛋白復(fù)合物“MITRAC”是實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的關(guān)鍵,。相關(guān)成果發(fā)表在12月21日的《細(xì)胞》雜志上,。
眾所周知，線粒體是真核細(xì)胞中由雙層高度特化的單位膜圍成的細(xì)胞器,。主要功能是通過(guò)氧化磷酸化作用合成三磷酸腺苷（ATP）,，為細(xì)胞各種生理活動(dòng)提供能量，因此有細(xì)胞“動(dòng)力工廠”之稱,。線粒體進(jìn)化起源的祖先來(lái)自于細(xì)菌,。在數(shù)百萬(wàn)年的過(guò)程中他們已經(jīng)失去了大部分的遺傳信息。大多數(shù)在這個(gè)細(xì)胞的“發(fā)電廠”內(nèi)起作用的蛋白質(zhì)都是從外面被運(yùn)送到線粒體內(nèi)的,。不過(guò),，線粒體也擁有自己的遺傳物質(zhì)。他們能合成一組非常小的13個(gè)必需的蛋白質(zhì),。這些蛋白質(zhì)是呼吸鏈復(fù)合物的核心蛋白。長(zhǎng)期以來(lái),，人們一直不了解,，線粒體內(nèi)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)和外面導(dǎo)入的蛋白質(zhì)是如何被組裝在了一起的。
現(xiàn)在,，哥廷根大學(xué)的彼得·瑞林教授和他的“線粒體膜蛋白復(fù)合物生物合成和組裝”研究小組,，與哥廷根馬克斯—普朗克生物物理化學(xué)研究所密切合作，對(duì)呼吸鏈膜蛋白復(fù)合物是如何被組裝的問(wèn)題進(jìn)行了深入研究,。“了解我們細(xì)胞中的動(dòng)力工廠以及呼吸鏈生成的過(guò)程是我們研究小組的一個(gè)中心目標(biāo),。這是我們進(jìn)行線粒體疾病研究的基礎(chǔ)。”瑞林教授說(shuō),。
通過(guò)研究,，瑞林教授和他的研究小組發(fā)現(xiàn)：新發(fā)現(xiàn)的蛋白復(fù)合物“MITRAC”在裝配呼吸鏈復(fù)合物IV的過(guò)程中起重要作用。輸入的蛋白質(zhì)和在線粒體中生成的蛋白質(zhì)在這里結(jié)合在了一起,。與此同時(shí),，MITRAC復(fù)合物的蛋白質(zhì)成分規(guī)范著線粒體內(nèi)蛋白質(zhì)的新合成。這種耦合保護(hù)著線粒體,，從而生成比他們的需要更多的蛋白質(zhì),。作為MITRAC復(fù)合物的組成部分，科學(xué)家可以識(shí)別出更多的導(dǎo)致了嚴(yán)重的人類(lèi)疾病的蛋白質(zhì),。
該研究小組的工作首次揭示了這些蛋白質(zhì)在呼吸鏈的生物合成中的具體功能,，確切地說(shuō)是在復(fù)合物IV的合成中。研究結(jié)果回答了基礎(chǔ)研究中多年來(lái)都沒(méi)能理解的重要問(wèn)題,，從而為理解嚴(yán)重的心臟和神經(jīng)系統(tǒng)疾病提供了重要的新見(jiàn)解,。(生物谷Bioon.com)
DOI:10.1016/j.cell.2012.11.053
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MITRAC Links Mitochondrial Protein Translocation to Respiratory-Chain Assembly and Translational Regulation
David U. Mick, Sven Dennerlein, Heike Wiese, Robert Reinhold, David Pacheu-Grau, Isotta Lorenzi, Florin Sasarman, Woranontee Weraarpachai, Eric A. Shoubridge, Bettina Warscheid, Peter Rehling
Mitochondrial respiratory-chain complexes assemble from subunits of dual genetic origin assisted by specialized assembly factors. Whereas core subunits are translated on mitochondrial ribosomes, others are imported after cytosolic translation. How imported subunits are ushered to assembly intermediates containing mitochondria-encoded subunits is unresolved. Here, we report a comprehensive dissection of early cytochrome c oxidase assembly intermediates containing proteins required for normal mitochondrial translation and reveal assembly factors promoting biogenesis of human respiratory-chain complexes. We find that TIM21, a subunit of the inner-membrane presequence translocase, is also present in the major assembly intermediates containing newly mitochondria-synthesized and imported respiratory-chain subunits, which we term MITRAC complexes. Human TIM21 is dispensable for protein import but required for integration of early-assembling, presequence-containing subunits into respiratory-chain intermediates. We establish an unexpected molecular link between the TIM23 transport machinery and assembly of respiratory-chain complexes that regulate mitochondrial protein synthesis in response to their assembly state.
