解开细胞线粒体的蛋白质图谱

线粒体负责生物体的能量供应，并在代谢和信号传导过程中发挥作用。波恩大学医院(UKB)和弗莱堡大学的研究人员对线粒体中的蛋白质组织有了系统的了解。

线粒体的蛋白质图谱代表了细胞发电厂进一步功能表征的重要基础，从而为疾病提供了启示。该研究现已发表在《自然》杂志上。

线粒体是最重要的细胞区室之一。它们是由双层膜包围的定界细胞器。线粒体产生所有细胞过程所需的大部分能量。此外，它们还接管了新陈代谢中的许多其他功能，并为炎症过程和程序性细胞死亡提供了信号表面。

线粒体缺陷会导致多种疾病，尤其是神经系统疾病。因此，对线粒体过程的分子理解与基础医学研究具有最高相关性。细胞中的分子工作者通常是蛋白质。线粒体可以包含大约1,000种或更多不同的蛋白质。

为了执行功能，这些分子中的几个通常一起工作并形成蛋白质机器，也称为蛋白质复合物。蛋白质还在分子过程的执行和调节中相互作用。然而，人们对此类复合物中线粒体蛋白的组织知之甚少。

动态蛋白质机器分析的精度

UKB的ThomasBecker教授和FabiandenBrave博士的研究小组，以及弗莱堡大学的BerndFakler教授、UweSchulte博士和NikolausPfanner教授的研究小组，创造了高分辨率蛋白质复合物中蛋白质组织的图像，称为MitCOM。

这涉及一种称为复合组分析的特定方法，以前所未有的分辨率记录单个蛋白质的指纹。MitCOM揭示了来自面包酵母的超过90%的线粒体蛋白质的蛋白质复合物组织。这允许识别新的蛋白质-蛋白质相互作用和蛋白质复合物——这是进一步研究的重要信息。

UKB的研究人员与合作研究中心1218“线粒体对细胞功能的调节”合作，展示了如何使用该数据集来阐明新过程。线粒体从细胞的液体部分(称为胞质溶胶)导入99%的蛋白质。在此过程中，一种称为TOM复合体的蛋白质机器能够将这些蛋白质通过膜吸收到线粒体中。

然而，目前还不清楚蛋白质在运输过程中被卡住时如何从TOM复合体中去除。为了阐明这一点，由Becker教授和denBrave博士领导的团队使用了来自MitCOM数据集的信息。结果表明，非进口蛋白质被特别标记为细胞降解。

博士研究学生ArushiGupta进一步揭示了这些标记蛋白质随后被靶向降解的途径。了解这些过程很重要，因为蛋白质输入缺陷会导致细胞损伤和神经系统疾病。

“我们研究中的例子证明了MitCOM数据集在阐明新机制和途径方面的巨大潜力。因此，这张蛋白质图谱代表了进一步研究的重要信息来源，这将有助于我们了解细胞发电站的功能和起源”UKB生物化学与分子生物学研究所所长Becker教授说。