Das mitochondriale Poteom der Hefe
Saccharomyces cerevisiae setzt sich aus annähernd 1000 Proteinen
zusammen, deren Großteil durch zytosolische Ribosomen synthetisiert
wird. Daher sind spezialisierte Transportsysteme nötig, um diese
Proteine an ihren Zielort zu leiten. Der TIM23-Komplex ist eine in
der inneren Mitochondrienmembran liegende Proteintranslokase und
verantwortlich für den Transport von Proteinen mit N-terminalem
targeting signal bzw. Präsequenz. Die Erkennung dieser Präsequenz
durch Einheiten der Translokase löst eine Reihe von Ereignissen
aus, welche signifikante Umformungen innerhalb des Komplexes
bewirken, sodass das Protein schließlich in die Matrix entlassen
oder in die innere Mitochondrienmembran integriert wird.
Untersuchungen der hier beteiligten Proteininteraktionen, besonders
während der ersten Schritte, sind jedoch noch ungenügend für ein
unstrittiges Modell des TIM23-Mechanismus. In dieser Arbeit wurden
die dynamischen Veränderungen der Translokase in Abhängigkeit von
Präsequenzen untersucht, wobei Interaktionspartner von Tim50, einer
wichtigen TIM23-Komponente, im Mittelpunkt standen. Mit Hilfe einer
cross-linking-Methode konnte eine bisher unbekannte Interaktion
zwischen Tim50 und Tim21 gezeigt werden, die nach Anfügen einer
Präsequenz verschwand. Ko-Immunopräzipitationsexperimente zeigen
einen Zusammenhang zwischen dieser neuentdeckten Interaktion und
dem Umschalten der Isoformen der Translokase. Folglich scheinen
Tim21 und Tim50 hochdynamische Einheiten der TIM23-Translokase zu
sein. Ein Gesamtverständnis des Proteintransports durch die
Präsequenz-Translokase ist jedoch ohne strukturelle Untersuchungen
nicht möglich. Daher war eines der Ziele dieser Arbeit, mit Hilfe
von single particle-Elektronenmikroskopie die Struktur des
TIM23-Komplexes zu lösen. Dies war jedoch nicht möglich, da das
verwendete, für die Stabilität von TIM23 wichtige Detergenz,
Digitonin, ein zu starkes Hintergrundsignal verursachte. Trotzdem
können wir hier eine nierdrigaufgelöste Struktur eines negative
stained TOM-TIM-Superkomplexes und dessen 3D-Rekonstruktion zeigen,
wodurch neue Einblicke in die Organisation der Struktur der
mitochondrialen Translokationsmaschinerie ermöglicht werden.
Zusammenfassend leisten unsere Ergebnisse einen Beitrag zum
Verständnis der Präsequenz-Import-Mechanismen und bilden eine
Grundlage für weitere strukturelle Untersuchungen der
TIM23-Translokase