Βιογένεση πρωτεϊνών και οξειδωτική αναδίπλωση στα μιτοχόνδρια
Authors: Χατζή Αφροδίτη 
Published: August 2021

Η βιογένεση των μιτοχονδρίων βασίζεται σε ειδικά μονοπάτια στόχευσης και εισόδουπρωτεϊνών, καθώς οι περισσότερες πρωτεΐνες συντίθενται στο κυτταρόπλασμα καιμετέπειτα εισέρχονται στα διαφορετικά διαμερίσματα. Η ανακάλυψη του οξειδωτικούμονοπατιού αναδίπλωσης πρωτεϊνών στα μιτοχόνδρια, MIA, το 2004 ήταν ένα σημείοκαμπής στην ιστορία των οργανιδίων αυτών. Οι μελέτες που ακολούθησαν εστίασανκυρίως στα μικρά τυπικά υποστρώματα του μονοπατιού και στις αλληλεπιδράσειςτων δύο κεντρικών παραγόντων του, τον οξειδωτικά ελεγχόμενο υποδοχέα Mia40 καιτην σουλφυδριλοξειδάση Erv1. Μεγάλη πρόοδος έχει σημειωθεί τα τελευταία χρόνια,καθώς η λίστα των πρωτεϊνών που αξιοποιούν το μονοπάτι επεκτείνεται διαρκώς μεμεγαλύτερα και πιο πολύπλοκα υποστρώματα, συμπεριλαμβανομένου της ίδιας τηςMia40.Σε αυτή την εργασία, μελετήσαμε τρεις διαφορετικές πρωτεΐνες και την δράση τουςστο διαμεμβρανικό χώρο των μιτοχονδρίων. Στο πρώτο κεφάλαιο, εστιάσαμε στηνοξειδορεδουκτάση Mia40, τα χαρακτηριστικά της ως υπόστρωμα και ορίσαμε μεακρίβεια τα στάδια βιογένεσης της στο σακχαρομύκητα. Τα αποτελέσματα μαςυποστηρίζουν μια κινητικά συντονισμένη ακολουθία γεγονότων, που συνοψίζεται μεείσοδο του πρόδρομου μορίου στα μιτοχόνδρια, εμπέδωση στην εσωτερική μεμβράνημέσω τρανσλοκάσης, αλληλεπίδραση με την ενδογενή ενεργή Mia40 για τηναναδίπλωση του δομικού τμήματος του μορίου και τέλος την οξείδωση τουκαταλυτικού κέντρου της από την Erv1. Οι δύο αυτές κινητικά διακριτέςαλληλεπιδράσεις βασίζονται σε εντελώς διαφορετικούς καθοριστικούς παράγοντες,ενώ η Mia40 παρουσιάζει μια διαφορετική συμπεριφορά σε σύγκριση με άλλαυποστρώματα που χρησιμοποιούν το μιτοχονδριακό οξειδοαναγωγικό μονοπάτι.Στο δεύτερο κεφάλαιο, περιγράφεται η μελέτη της υπεροξειδάσης Gpx3 στοδιαμεμβρανικό χώρο. Η πρωτεΐνη αυτή ήταν γνωστό ότι δρα στο κυτοσόλιο ωςαισθητήρας οξειδωτικού στρες και μεταγωγέας του σήματος έναρξης αντιμετώπισηςτου. Πρόσφατα δημοσιεύθηκε ότι μπορεί να εντοπιστεί επίσης στο διαμεμβρανικόχώρο των μιτοχονδρίων χωρίς όμως να έχουν μελετηθεί ή περιγραφεί οι πιθανέςσυνθήκες υπό τις οποίες κατευθύνεται εκεί. Τα αποτελέσματα μας υποδεικνύουν ότιτα μιτοχόνδρια στεγάζουν ένα πιθανό μονοπάτι οξειδοαναγωγικής ρύθμισης, μεβασικό παράγοντα της Gpx3. Στα πλαίσια της μελέτης, αξιολογήσαμε διάφορες αλληλεπιδράσεις εστιάζοντας στονυποδοχέα του διαμερίσματος, Mia40 χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδους (invivo, in organello, in vitro) για την οικοδόμηση ενός μοντέλου που θα εξηγεί τονρόλο της στα μιτοχόνδρια. Η εργασία αυτή δεν έχει ολοκληρωθεί και αποτελείσυνεργασία με το εργαστήριο του Chris Grant (University of Manchester) μεπειράματα που έχουν πραγματοποιηθεί από την Παρασκευή Κριτσιλίγκου.Στο τρίτο κεφάλαιο, εστιάσαμε στην πρωτεΐνη Dre2, της οποίας η δράση στοκυτοσόλιο σχετίζεται με την ωρίμανση συμπλόκων σιδήρου/θείου. Η τοποθέτησή τηςπρωτεΐνης αυτής στο διαμεμβρανικό χώρο των μιτοχονδρίων υποστηρίζεται από δύοδιαφορετικές ερευνητικές ομάδες και ερευνήθηκε περαιτέρω σε αυτή την εργασία.Επιπλέον, εξετάστηκε η αλληλεπίδραση της με την Mia40, που αποτελεί την δεύτερηένδειξη σύνδεσης του μονοπατιού ανταλλαγής δισουλφιδίων με το μονοπάτι εξόδουσυμπλόκων σιδήρου/θείου που φιλοξενείται στο ίδιο διαμέρισμα. Η πρώτη ένδειξητης συμμετοχής του MIA μονοπατιού στην ωρίμανση των συμπλόκων Fe/Sαποτέλεσε o συσχετισμός της Erv1 με το μονοπάτι εξόδου. Τέλος, σε αυτή τηνεργασία θέτουμε τις αρχικές βάσεις για την μελέτη του πιθανού ρόλου της Dre2 ωςμεσολαβητή των δύο μονοπατιών.