Μελέτη των μηχανισμών εισόδου πρωτεϊνών στα μιτοχόνδρια
Authors: Λιονάκη Ειρήνη 
Published: January 2014

Οι Mia40 και Erv1 αποτελούν δύο βασικά συστατικά του μηχανισμού οξειδωτικής αναδίπλωσης στο διαμεμβρανικό χώρο του μιτοχονδρίου, για υποστρώματα πρωτεΐνες πλούσιες σε κυστεΐνες όπως αυτές της οικογένειας των μικρών Tim. Οι μικρές πρωτεΐνες Tim, δρουν ως σαπερόνες συνοδεύοντας υδρόφοβα υποστρώματα που στοχεύουν την εσωτερική μεμβράνη, διαμέσου του υδατικού διαμεμβρανικού χώρου (μονοπάτι ΤΙΜ22). Η Tim12 είναι η μόνη πρωτεΐνη της οικογένειας που βρίσκεται περιφερειακά προσδεμένη με την εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη. Σκοπός του πρώτου μέρους αυτής της μελέτης ήταν να αποδειχθεί η λειτουργία που καθιστά την Tim12 απαραίτητη για τη επιβίωση του κυττάρου. Αρχικά, δείχνεται, ότι η Tim12 έχει εγγενή συνάφεια για τα λιπίδια της εσωτερικής μεμβράνης. Το καρβοξυτελικό τμήμα της Tim12 είναι απαραίτητο για την επιβίωση του σακχαρομύκητα και καθορίζει τόσο την αλληλεπίδραση με την μεμβράνη, όσο και την ενσωμάτωση της Tim12 στα σύμπλοκα με τις άλλες πρωτεΐνες Tim. Το αμινοτελικό άκρο, δεν είναι απαραίτητο για την επιβίωση. Βρέθηκε να περιλαμβάνει πληροφορία για τη στόχευση της πρωτεΐνης στο μιτοχόνδριο, καθώς επίσης και να αλληλεπιδρά με τις διαμεμβρανικές περιοχές του υποστρώματος ScAAC. Τα παραπάνω αποτελέσματα, συνάδουν στο συμπέρασμα ότι ο σημαντικός ρόλος της Tim12 επαφύεται στην ιδιότητά της να δρα ως γέφυρα μεταξύ των διαλυτών και των μεμβρανοσύνδετων μετατοπασών, στο μονοπάτι εισόδου στην εσωτερική μεμβράνη, ΤΙΜ22. Η Mia40 είναι η οξειδάση / υποδοχέας που αναγνωρίζει τα υποστρώματα που στοχεύουν το διαμεμβρανικό χώρο των μιτοχονδρίων, προωθώντας την οξειδωτική αναδίπλωσή τους. Ένας βασικός ρόλος της Erv1 είναι να ανακυκλώνει την Mia40 στην ενεργή, οξειδωμένη μορφή της. Σκοπός του δεύτερου μέρους της διατριβής ήταν να μελετηθεί ο μοριακός μηχανισμός της αλληλεπίδρασης μεταξύ των δύο αυτών πρωτεϊνικών παραγόντων καθώς και η μελέτη της ενδομοριακής επικοινωνίας μεταξύ των δύο τμημάτων της Erv1. Παρατηρήθηκε ότι το αμινοτελικό άκρο της Erv1 είναι αναγκαίο και ικανό τόσο για την ομοιοπολική όσο και για την μη ομοιοπολική αλληλεπίδραση με τη Mia40. Επιπλέον, παρέχονται δεδομένα που υποδεικνύουν την ενδομοριακή ροή ηλεκτρονίων από το αμινοτελικό ευέλικτο άκρο της Εrv1 προς τον καταλυτικό πυρήνα της πρωτεΐνης. Το τρίτο και τελευταίο μέρος αυτής της μελέτης εστιάζει στην μιτοχονδριακή στόχευση της βακτηριακής τοξίνης EspF. Η EspF ενύεται από το εκκριτικό σύστημα τύπου ΙΙΙ του Enteropathogenic E. Coli (EPEC), μέσα στο κυτταρόπλασμα του επιθηλικού κυττάρου του εντέρου (ξενιστής), όπου προκαλεί μεταξύ άλλων, διακοπή του δυναμικού της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης και απελευθέρωση κυτοχρώματος c. Στην παρούσα διατριβή δείχνεται ότι η EspF στοχεύεται ειδικά στη μιτοχονδριακή μήτρα του σακχαρομύκητα και 6 προκαλεί περιορισμένη απελευθέρωση κυτοχρώματος c, σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Στη μήτρα η EspF αλληλεπιδρά περιφερειακά με την εσωτερική μεμβράνη. Σε πειράμα συγκατακρήμνισης με στόχο την απομόνωση πρωτεϊνών που αλληλεπιδρούν με την τοξίνη, φάνηκε ότι η EspF προσδένεται σε τρεις πρωτεΐνες του μονοπατιού εισόδου στη μήτρα, ΤΙΜ23. Η πιο άφθονη από αυτές είναι η σαπερόνη της μιτοχονδριακής μήτρας, mtHsp70. Το μοντέλο που προτείνεται για τον μοριακό μηχανισμό δράσης της τοξίνης EspF στο μιτοχόνδριο είναι ότι κατά τη διάρκεια της εισόδου της στο μιτοχόνδριο, συσσωρεύεται πάνω στη σαπερόνη mtHsp70 και παγιδεύει το κανάλι ΤΙΜ23 στην ‘ανοικτή’ διαμόρφωση, γεγονός που οδηγεί στην εκπόλωση της μεμβράνης και την επακόλουθη απελευθέρωση κυτοχρώματος c.