독일 Freiburg 대학의 Peter Rehling 박사 연구팀과 스웨덴, 프랑스, 호주 팀에 의해 미토콘드리아의 외막에서 내막으로 단백질의이동 매커니즘이 규명되어 셀(Cell) 최신호 3월 25일자에 (Volume 120, Issue 6 , 25 March 2005, Pages 817-829) 소개되었다.
세포질에서 합성된 단백질들은 그들이 목적된 방향으로 이동하게 되는데, 세포내 소기관인 endoplasmic reticulum(ER), mitochondria, chloroplasts, 그리고 peroxisomes 와같이 세포막을 통과할 경우 막에 존재하는 translocase에 의해 이동하게된다. 미토콘드리아와 엽록체의 경우 이중막으로 되어 있어 더욱 복잡한 시스템으로 구성되어 있으며, 두막 사이에 존재하는 translocase of the outer membrane(TOM)과 translocase of the inner membrane(TIM) 서로 협력적으로 작용하여 단백질이 matrix속으로 전달된다.
presequence translocase of the inner mitochondrial membrane (TIM23 complex)은 미톤콘드리아 단백질이 외막에서 내막사이의 이동에 중심적인 역할을 수행한다. TOM으로부터 N-terminal에 시그널을 가진 단백질을 받아 matrix로 보내기위해 내막에 밀어 넣거나 presequence translocase-associated motor (PAM)과 함께 작동한다.
Matrix 로 단백질이 이동하기 위해서는 Tim21-free(PAM bound presequence translocase) 으로 전환되어야 하고, Tim17은 기능적인 TIM-PAM complex를 형성하기 위해 내막에 밀어 넣는 기능과 PAM18과 결합하는 기능을 분리시켜 TIM21-free 형성에 중요한 역할을 수행한다는 것을 밝혔다. 다시 말하면 presequence translocase는 정체한 복합체가 아니고 Tim21과 Tim17이 관여하는 반응 사이클에서 TOM tethering과 PAM binding의 교차라는 사실을 알았다.
정보출처 (생물학연구정보센터, BRIC)
Mitochondrial Presequence Translocase: Switching between TOM Tethering and Motor Recruitment Involves Tim21 and Tim17
Agnieszka Chacinska1, 8, Maria Lind1, 2, 8, Ann E. Frazier1, Jan Dudek1, 3, Chris Meisinger1, Andreas Geissler1, 9, Albert Sickmann4, Helmut E. Meyer5, Kaye N. Truscott1, 6, Bernard Guiard7, Nikolaus Pfanner1, , and Peter Rehling1, ,
1Institut für Biochemie und Molekularbiologie, Universität Freiburg, Hermann-Herder-Straße 7, D-79104 Freiburg, Germany
2Department of Comparative Physiology, Evolutionary Biology Centre, Uppsala University, SE-75236 Uppsala, Sweden
3Fakultät für Biologie, Universität Freiburg, D-79104 Freiburg
4Rudolf-Virchow-Center for Experimental Biomedicine, Universität Würzburg, D-97078 Würzburg
5Medizinisches Proteom-Center, Ruhr-Universität Bochum, D-44780 Bochum, Germany
6Department of Biochemistry, La Trobe University, Melbourne 3086, Australia
7Laboratoire propre du CNRS Université Pierre et Marie Curie, F-91190 Gif-sur-Yvette, France
Received 10 August 2004; revised 29 November 2004; accepted 20 January 2005. Published: March 24, 2005. Available online 24 March 2005.
Summary
The presequence translocase of the inner mitochondrial membrane (TIM23 complex) operates at a central junction of protein import. It accepts preproteins from the outer membrane TOM complex and directs them to inner membrane insertion or, in cooperation with the presequence translocase-associated motor (PAM), to the matrix. Little is known of how the TIM23 complex coordinates these tasks. We have identified Tim21 (YGR033c) that interacts with the TOM complex. Tim21 is specific for a TIM23 form that cooperates with TOM and promotes inner membrane insertion. Protein translocation into the matrix requires a switch to a Tim21-free, PAM bound presequence translocase. Tim17 is crucial for the switch by performing two separable functions: promotion of inner membrane insertion and binding of Pam18 to form the functional TIM-PAM complex. Thus, the presequence translocase is not a static complex but switches between TOM tethering and PAM binding in a reaction cycle involving Tim21 and Tim17.
