加载中…[转载]前体蛋白质如何进入线粒体
(2016-04-27 07:27:14)
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http://s9/mw690/001fCEoHgy7191LEPuU98&690
疑难问题：前体蛋白质如何进入线粒体？
线粒体的蛋白合成能力有限，大量线粒体蛋白在细胞质中合成，定向转运到线粒体。这些蛋白质在在运输以前，以未折叠的前体形式存在，与之结合的分子伴娘（属hsp70家族）保持前体蛋白质处于非折叠状态。
一、前体蛋白质
线粒体前体蛋白信号序列的特点是：①多位于肽链的N端，由大约20个氨基酸构成；②没有带负电荷的氨基酸，形成一个两性α螺旋，带正电荷的氨基酸残基和不带电荷的疏水氨基酸残基分别位于螺旋的两侧，现在认为这个螺旋与转位因子的识别有关；③对所牵引的蛋白质没有特异性要求，非线粒体蛋白连接上此类信号序列，也会被转运到线粒体。此外有些信号序列位于蛋白质内部，完成转运后不被切除，还有些信号序列位于前体蛋白C端。通常前体蛋白N端有一段信号序列称为导肽、前导肽或转运肽，完成转运后被信号肽酶切除，就成为成熟蛋白，这种现象就叫做后转译。
二、前体蛋白质的转运
http://s4/mw690/001fCEoHgy7191VAolJb3&690
1：导肽运输途径；2：转运体运输途径；3：停止-转移运输途径；4：保守型运输途径；5：线粒体DNA编码蛋白质向内膜的运输；6：二元导肽运输途径；7：折叠诱捕运输途径；8：亲和结合运输途径；9：茁桶状蛋白运输途径；10：琢螺旋蛋白运输途径
蛋白质的转运涉及多种蛋白复合体，即转位因子，由两部分构成的：受体和蛋白质通过的孔道。
主要包括：
线粒体具有四个功能区隔，即外膜、内膜、膜间隙、基质。进入不同部位的蛋白具有不同的转运途径。
进入外膜的蛋白具有不被切除的N端信号序列，其后还有疏水性序列作为停止转移序列，然后蛋白质被TOM复合体安装到外膜上，如线粒体的各类孔蛋白。进入基质蛋白质可以先通过TOM复合体进入膜间隙，然后通过TIM复合体进入基质。也可以通过线粒体内、外膜间的接触点（鼠肝直径1um线粒体上约115个接触点），一步进入基质，在接触点上TOM与TIM协同作用完成蛋白质向基质的输入
进入线粒体内膜和膜间隙的蛋白具有以下几种情况：①蛋白N端具有两个信序列，首先被运送到基质，然后N端信号肽被切除，暴露出导向内膜的信号序列，在OXA的帮助下插入内膜。如果第二段信号序列被内膜外表面的异二聚体内膜蛋白酶切除，则成为膜间隙蛋白。②N端信号序列的后面有一段疏水序列，扮演停止转移序列的角色，能与TIM23复合体结合，当进入基质的信号序列被切除后，脱离转位因子复合体而进入内膜，如果插入膜中的部分又被酶切除，侧成为定位于膜间隙的蛋白。③线粒体内膜上负责代谢底物／产物转运的蛋白，如腺苷转位酶是多次跨膜蛋白，其N端没有可被切除的信号序列，但包含3－6个内部信号序列，可被TIM22复合体插到内膜上。http://s4/mw690/001fCEoHgy71921Mgq7a3&690
蛋白质的输入是一个耗能的过程，能量的来源为水解ATP和利用质子动力势．能量消耗在线粒体外和进入线粒体基质两步上，在线粒体外解除与前体蛋白质结合的分子伴娘，需要通过水解ATP获得能量；在通过TIM复合体进入基质时利用质子动力势作为动力。虽然目前含不清楚质子动力势是如何被利用的，但解偶连接如DNP能抑制蛋白质的转运。前体蛋白进入线粒体基质后，线粒体hsp70一个接一个的结合在蛋白质线性分子上，像齿轮一样将蛋白质“铰进”基质，这一过程也需要消耗ATP。然后线粒体hsp70将蛋白质交给hsp60，完成折叠。
运送前,
↓ATP→ADP
解折叠为松散结构,
↓
含导肽的伸展态前体蛋白/线粒体表面受体识别结合线粒体外膜上的GIP蛋白
内膜两侧的膜电位差对前体蛋白进入内膜有启动作用
质子动力势
线粒体前体蛋白从线粒体内外膜的接触点通过内膜（耗能）
↓
一旦前体蛋白进入线粒体基质,
↓
mHsp70通过改变构象产生拖力，拖拽后面的肽链进一步深入，更多的mHsp70分子结合到肽链上;
线粒体基质中的线粒体导肽水解酶激活，导肽被水解,
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