Question

细胞质中合成的线粒体蛋白是怎样转运到线粒体的?转运过程有何特点?

Answer 1

构成线粒体的蛋白质主要是由核基因编码，在细胞质中的核糖体上合成的，它们要进行转运定位，以便到达各自的预定地点。①线粒体基质蛋白的转运，是通过导肽转运进来，其运输过程：前体蛋白在游离的核糖体合成释放后，在细胞质分子伴侣}{sp70的帮助下解折叠，然后通过N端的导肽同线粒体外膜的受体蛋白进行识别，在受体(或附近)的内外膜的接触点处利用ATP水解产生的能量经转运蛋白的运输通道进入线粒体基质，在基质中，由mHsp70维持前蛋白的解折叠状态，在Hsp60的帮助下，前体蛋白重新折叠，切除导肽变成成熟的线粒体基质蛋白；②线粒体外膜和内膜蛋白的转运，该转运过程与导肽后面的停止转运序列有关，如果停止转运序列与外膜转运酶(translocase of the outer membrane，TOM)结合，则成为外膜蛋白，反之同内膜转运酶(translocase of the inner membrane，TIM)结合则为内膜蛋白；③线粒体膜间隙蛋白的转运，该过程较为复杂需要两个信号序列即基质导向序列和膜间隙导向序列的参与，有两种转运定位方式，一是保护性寻靶，另一是非保护性寻靶。基因融合实验证明，导肽的不同片段含有不同的导向信息，不同的导肽所含的信息不同，可使不同的线粒体蛋白质运送至线粒体的基质中，或定位于内膜或膜间隙。但是，并非所有线粒体蛋白质合成时都含有导肽。例如，外膜蛋白Porin，内膜蛋白ADP/ATP载体等，这些蛋白的靶向信息很可能蕴藏于这些分子内的氨基酸序列中。
转运过程的特点是：①需要受体参与：由于被转运的蛋白需要穿过(或插入)线粒体膜，导肽首先需要与线粒体膜上的受体识别，然后才能进行转运；②从接触点进入：线粒体的内外膜要局部融合形成被运输蛋白进入的接触点；③需要分子伴侣的帮助进行蛋白质解折叠：白质在合成时为防止降解，需要立即折叠成形成空间结构，但是在转运时，必须解折叠以便进入线粒体之后再重新折叠；④需要能量：导肽引导的蛋白质转动是一个耗能过程，既要消耗ATP，又要膜电位的驱动；⑤需要酶切割：由于导肽只是起蛋白质转运的引导作用，而非蛋白质的永久结构，所以当蛋白质到达目的地后，导肽即被基质中的线粒体导肽水解酶(MPP)与导肽水解激活酶(PEP)水解，导肽被切除；⑥需要分子伴侣的帮助进行蛋白质的重新折叠成为有活性的蛋白。