İnsan metabolizması için vazgeçilmez olan mitokondriler, hücrenin güç santrali olarak bilinir. İnsan mitokondrileri, 1300 farklı proteinden ve iki yağlı biyomembrandan oluşur. Mitokondriyel proteinlerin büyük çoğunluğu, kesilebilir bir taşıma sinyali ile üretilir ve mitokondriye aktif olarak taşınmak zorundadır.
Bir grup araştırmacı, biyokimya ve hücre biyolojisi deneylerinde, sinyal dizilerine sahip mitokondriyel proteinlerin, negatif yüklü ve benzersiz bir oluk aracılığıyla nasıl mitokondri içine alındığını ilk kez tam olarak gösterdi.
Freiburg Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden Prof. Dr. Nils Wiedemann ve Prof. Dr. Carola Hunte ile Saarland Üniversitesinden Prof. Dr. Martin van der Laan’ın liderliğinde yürütülen çalışma, Freiburg Üniversitesinin CIBSS-Entegre Biyolojik Sinyal Çalışmaları Merkezi’nde gerçekleştirildi. Sonuçlar, Nature bilim dergisinde yayınlandı.
Yapıtaşı Olarak Taşıma Mekanizması
Wiedemann “Mitokondriyel sinyal dizilerinin keşfinden 40 yıl sonra, deneylerimiz şimdi proteinlerin tam olarak nasıl taşındığını ve hücrelerimizin güç istasyonlarının nasıl kademeli olarak inşa edildiğini ortaya çıkardı.” dedi. “Mitokondriyel proteinlerin taşınma mekanizması hakkındaki bilgi, temel hücresel araştırmalar için önemli bir bileşendir.” 500’den fazla mitokondriyel proteinin işlev bozukluğu çeşitli hastalıklara yol açtığından, mitokondri üzerindeki araştırma tıp için büyük öneme sahiptir.
Mitokondriyal proteinlerin, iç membranın sinyal dizisi translokazı (TIM) kullanılarak mitokondriyal matrikse aktarıldığı daha önceden bilinmekteydi. Bu translokazın iki hayati çekirdek alt birimi Tim17 ve Tim23’tür. Şimdiye kadar, sinyal sekanslarına sahip mitokondriyal proteinlerin su dolu Tim23 kanalı aracılığıyla iç membran boyunca taşındığı varsayılıyordu. Ancak, yapay zeka temelli son yapısal tahminler Tim23’ün bir kanal oluşturmadığını gösteriyor. Araştırma ekibi şimdi sinyal sekansına sahip mitokondriyal proteinlerin aslında Tim17 proteinindeki bir oluk aracılığıyla mitokondriye taşındığını kanıtlamayı başardı.
Tim17 Proteininde Negatif Yüklü Oluk
Mitokondriye taşınan proteinlerin çoğu, bir tarafında pozitif yüklü ve suda çözünen, diğer tarafında ise yağda çözünen moleküler kalıntılar bulunan karmaşık bir moleküler sinyal sekansı içerir. Taşıma sinyalinin pozitif yüklü tarafının aksine, Tim17’nin oluğu, mayadan insanlara kadar tüm Tim17 proteinlerinde bulunan güçlü negatif yüklü bir bölge içerir.
Çalışmanın başyazarları Freiburg Üniversitesi Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Enstitüsünden Dr. Laura Fielden ve Dr. Jakob Busch, Tim17’nin kanalındaki negatif yüklerin pozitif yüklü sinyal dizileriyle etkileşime girdiğini ve bu nedenle mitokondriyal proteinlerin taşınması için gerekli olduğunu göstermek için izole mitokondri ile kimyasal olarak işaretlenmiş proteinler kullanarak fonksiyonel in vitro taşıma deneylerini kullandılar. Mitokondriyal sinyal sekanslarının yağda çözünen tarafı lipid membran ile hizalanarak Tim17 ile mitokondriyal iç membran arasındaki arayüzde sinyal sekanslarının taşınmasını sağlar.
Fielden, mitokondriyle ilgili daha ileri araştırmalar için bir temel oluşturabilecek sonuçların önemini vurgulayarak, “Artık mitokondriyal proteinlerin biyomembranla ara yüzeyinde bir sinyal sekansına sahip bu temel mekanizmasını açıklığa kavuşturduğumuza göre, mitokondriyal sinyal sekanslarının neden bir pozitif yüklü tarafa ve bir yağda çözünen tarafa sahip olduğunu ve taşınmaları için buna ihtiyaç duyduklarını anlayabiliriz” dedi. [1]Study casts light on signal-dependent formation of mitochondria
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | Study casts light on signal-dependent formation of mitochondria |
|---|
