Внешняя и внутренняя мембраны - транспорт белков в митохондрию

Белки, импортируемые в митохондриальный матрикс, обычно поступают из цитозоля в течение одной - двух минут после их отделения от полирибосом. Белки переносятся в матрикс митохондрии через зоны слипания, связывающие внешнюю и внутреннюю мембраны. Для этого переноса требуется гидролиз ATP, а также электрохимический градиент на внутренней мембране. Этот градиент образуется в процессе транспорта электронов по мере того, как протоны откачиваются из матрикса в межмембранное пространство.

Транспортируемый белок разворачивается, когда пересекает митохондриальные мембраны. Поскольку в развернутом состоянии и водорастворимые, и гидрофобные белки имеют сходную структуру, они могут быть перенесены с помощью общего механизма.

Белки, импортируемые в митохондриальный матрикс, почти всегда несут на N-конце сигнальный пептид длиной от 20 до 80 аминокислотных остатков. После поступления белка в митохондрию сигнальный пептид быстро удаляется при помощи специфической протеазы (сигнальной пептидазы) матрикса и затем, вероятно, деградирует в матриксе до аминокислот. Сигнальный пептид может быть исключительно простым. На втором этапе транспорта белок может переноситься во внутреннюю мембрану. Для этого он должен иметь еще гидрофобный сигнальный пептид; этот пептид открывается после удаления первого сигнала.

Импорт кодируемых ядерным геномом белков в митохондрии - сложный мультистадийный процесс [12,13,14]. Наряду с основным направлением импорта белков - в матрикс митохондрий - существуют пути импорта белков в другие митохондриальные субкомпартменты. Транслокация предшественников кодируемых ядерным геномом белков в митохондрии осуществляется как котрансляционная (импорт белков происходит одновременно с их синтезом, т. е. в процессе элонгации), так и посттрансляционная (включение их в мембрану митохондрий происходит только после окончания процесса их синтеза: белок-предшественник отделяется от полисомы и лишь после этого импортируется в митохондрию).