间隙中存在的蛋白质称为“线粒体膜间隙蛋白质”，这些蛋白质全部在细胞质基质中合成。有研究指出，线粒体膜间隙蛋白质在诱导癌细胞凋亡中具有重要作用。
蛋白转运机制.在细胞质基质中合成的蛋白质进入线粒体膜间隙需要两段导向序列：位于蛋白质N端的基质导向序列（marix-targeting sequence）和紧接其后的膜间隙导向序列（intermembrane-space-targeting sequence）。拥有这两段导向序列的蛋白质能以保守性寻靶（conservative target