Mitokondriler, çoğu ökaryotik organizmanın hücrelerinde bulunan küçük, dinamik organellerdir. Bir hücrenin kimyasal enerji kaynağı olarak kullanılan adenosin trifosfat (ATP) arzının çoğunu oluşturdukları için genellikle “hücrenin güç santralleri” olarak anılırlar.
Yeni bir çalışma, mitokondri içindeki proteinlerin organizasyonuna ışık tutuyor.
Hücrelerin “güç santralleri” olan mitokondri, organizmaların enerji üretiminde çok önemli bir rol oynar ve çeşitli metabolik ve sinyal verme süreçlerinde yer alır. Bonn Üniversite Hastanesi ve Freiburg Üniversitesi’nden araştırmacılar artık mitokondri içindeki proteinlerin organizasyonu hakkında sistematik bir anlayışa sahip oldular.
Mitokondrinin protein haritası, bu hücresel güç merkezlerinin işlevlerini daha fazla keşfetmek için kritik bir temeli temsil ediyor. ve hastalığın anlaşılması için çıkarımlar içerir. Yeni araştırma yakın zamanda prestijli Nature dergisinde yayınlandı.
Mitokondri, hücrelerin temel bileşenleridir ve onları hücrenin geri kalanından ayıran çifte bir zarla çevrilidir. Bu faaliyetleri sürdürmek için gereken enerjinin çoğunu üretirler. Mitokondri, enerji üretiminin ötesinde, iltihaplanma süreçleri ve programlanmış hücre ölümü için bir yüzey görevi görerek metabolizma ve sinyalleşmede önemli roller oynar.
Tutuklanan proteinleri mitokondriyalden çıkarmaya yönelik kalite kontrol mekanizması modeli giriş kapısı Kredi: Schulte ve diğerleri, 2023 Doğa
Mitokondrideki kusurlar, özellikle sinir sistemi olmak üzere çok sayıda hastalığa yol açar. Bu nedenle, mitokondriyal süreçlerin moleküler anlayışı, temel tıbbi araştırma için en yüksek öneme sahiptir. Hücredeki moleküler işçiler genellikle proteinlerdir.
Mitokondri, yaklaşık 1.000 veya daha fazla farklı protein içerebilir. İşlevleri yerine getirmek için, bu moleküllerin birçoğu genellikle birlikte çalışır ve protein kompleksi olarak da adlandırılan bir protein makinesi oluşturur. Proteinler ayrıca moleküler süreçlerin yürütülmesinde ve düzenlenmesinde etkileşime girer. Yine de bu tür komplekslerde mitokondriyal proteinlerin organizasyonu hakkında çok az şey biliniyor.
Dinamik protein makinelerinin analizinde kesinlik
Prof. Thomas Becker ve Dr. Fabian den Brave’in araştırma grupları UKB, Freiburg Üniversitesi’nden Prof. Bernd Fakler, Dr. Uwe Schulte ve Prof. Nikolaus Pfanner’ın araştırma gruplarıyla birlikte, MitCOM olarak bilinen protein komplekslerindeki proteinlerin organizasyonunun yüksek çözünürlüklü bir görüntüsünü oluşturdu. Bu, tek tek proteinlerin parmak izlerini benzeri görülmemiş bir çözünürlükte kaydetmek için kompleksom profili oluşturma olarak bilinen özel bir yöntemi içeriyordu.
MitCOM, fırın mayasından elde edilen mitokondriyal proteinlerin yüzde 90’ından fazlasının protein komplekslerine dönüştüğünü ortaya koyuyor. Bu, yeni protein-protein etkileşimlerinin ve protein komplekslerinin tanımlanmasına olanak tanır – ileri çalışmalar için önemli bilgiler.
Örnek olarak mitokondriyal giriş kapısı TOM’da kalite kontrolü
UKB’deki araştırmacılar ile işbirliği içinde İşbirlikçi Araştırma Merkezi 1218 “Mitokondri ile hücresel fonksiyonun düzenlenmesi”, bu veri setinin yeni süreçleri aydınlatmak için nasıl kullanılabileceğini göstermiştir. Mitokondri, proteinlerinin yüzde 99’unu hücrenin sitozol olarak bilinen sıvı kısmından alır. Bu süreçte, TOM kompleksi adı verilen bir protein mekanizması, bu proteinlerin zar yoluyla mitokondriye alınmasını sağlar.
Bununla birlikte, proteinlerin hücre bölünmesi sırasında sıkışıp kaldıklarında TOM kompleksinden nasıl çıkarıldığı büyük ölçüde açık değildir. taşıma işlemi. Bunu aydınlatmak için, Prof. Becker ve Dr. den Brave liderliğindeki ekip, MitCOM veri kümesindeki bilgileri kullandı. İthal olmayan proteinlerin özellikle hücresel bozunma için etiketlendiği gösterilmiştir.
Ph.D. öğrenci Arushi Gupta, bu etiketli proteinlerin daha sonra parçalanma için hedeflendiği bir yolu daha da ortaya çıkardı. Bu süreçleri anlamak önemlidir, çünkü protein içe aktarımındaki kusurlar hücresel hasara ve nörolojik hastalıklara yol açabilir.
“Çalışmamızdan aldığımız örnek, MitCOM veri kümesinin yeni mekanizmaları ve yolları aydınlatma konusundaki büyük potansiyelini gösteriyor. Bu nedenle, bu protein haritası, hücrenin güç merkezinin işlevlerini ve kökenini anlamamıza yardımcı olacak ileri çalışmalar için önemli bir bilgi kaynağını temsil ediyor,” diyor UKB Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Enstitüsü müdürü Prof. Becker.{4 }
Referans: Uwe Schulte, Fabian den Brave, Alexander Haupt, Arushi Gupta, Jiyao Song, Catrin S. Müller, Jeannine Engelke, Swadha Mishra, Christoph Mårtensson, Lars tarafından yazılan “Mitokondrial kompleksom protein ithalatının kalite kontrol yollarını ortaya koyuyor” Ellenrieder, Chantal Priesnitz, Sebastian P. Straub, Kim Nguyen Doan, Bogusz Kulawiak, Wolfgang Bildl, Heike Rampelt, Nils Wiedemann, Nikolaus Pfanner, Bernd Fakler ve Thomas Becker, 25 Ocak 2023, Nature.
DOI: 10.1038 /s41586-022-05641-w