細胞中新發(fā)現(xiàn)的信號將蛋白質(zhì)通路設(shè)定為線粒體

線粒體通常被描述為人類，植物和動物細胞中的強者; 但他們也履行了許多其他重要職能。細胞內(nèi)的這些“器官”有一個有趣的過去：它們在十億多年前作為一種細菌出現(xiàn)，它被收養(yǎng)到一個原始細胞中。在進化過程中，原始細菌的幾乎所有基因都已成為細胞核的一部分。其結(jié)果之一是線粒體中的大多數(shù)蛋白質(zhì)構(gòu)建塊在細胞漿中產(chǎn)生并通過復(fù)雜的輸入過程實現(xiàn)。

在兩項新的研究中，由Doron Rapaport教授領(lǐng)導(dǎo)的蒂賓根大學(xué)生物化學(xué)研究所的研究人員闡明了線粒體細胞器構(gòu)建過程中提出的許多問題。Monika Sinzel和Kai Stefan Dimmer博士發(fā)現(xiàn)了一種新的蛋白質(zhì)，它被整合到線粒體外膜中。有趣的是，內(nèi)膜中的酶在蛋白質(zhì)的正確定位中起決定性作用。在第二項研究中，Rapaport和他的工作組的另一名成員Tobias Jores與來自法蘭克福和京都的同事合作，發(fā)現(xiàn)了更多關(guān)于將β-桶蛋白通過細胞漿轉(zhuǎn)運并進入線粒體的信號。科學(xué)家多年來一直在想知道信號是什么樣的。

根據(jù)其類型，細胞具有從少數(shù)到數(shù)百個線粒體的任何東西。除產(chǎn)生能量外，線粒體還在細胞構(gòu)建塊的產(chǎn)生中起作用，例如氨基酸，核苷酸和鐵硫簇。“今天我們知道它們也是細胞信號網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵參與者。這一作用使線粒體在衰老和程序性細胞死亡等過程中具有特殊意義，”Rapaport說。線粒體中的缺陷可導(dǎo)致多種肌肉，代謝和神經(jīng)退行性疾病。細胞器也在諸如糖尿病，耳聾，失明，癌癥，過早衰老，癡呆和細菌感染的病癥中具有作用。

“從血漿中輸入蛋白質(zhì)并進入線粒體的右側(cè)部分是細胞活力的重要過程，”Rapaport解釋說。他補充說，科學(xué)家已經(jīng)知道了導(dǎo)致大部分線粒體蛋白的信號。“但對于重要的β-桶蛋白組而言，情況并非如此，它們被納入線粒體外膜。” Rapaport和Jores使用生化實驗，結(jié)構(gòu)分析和酵母細胞基因操作揭示了這一信號：一種特殊的蛋白質(zhì)元素，β-發(fā)夾，將β桶蛋白安全地引導(dǎo)至線粒體。

蒂賓根研究人員還在線粒體表面發(fā)現(xiàn)了一種識別β-發(fā)夾信號的受體。京都研究人員研究了這種分子相互作用的結(jié)構(gòu)方面。“我們在法蘭克福的研究合作伙伴表明它是β-發(fā)夾信號而不是其它決定β-桶蛋白的路徑。他們將其置于實際上用于葉綠體的蛋白質(zhì) - 細胞光合作用器官 - 但蛋白質(zhì)是盡管如此傳遞到線粒體，”拉帕波特說。

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