Митохондриальный комплексом раскрывает качество

Jun 03, 2023

Nature, том 614, страницы 153–159 (2023 г.) Процитировать эту статью

29 тысяч доступов

7 цитат

190 Альтметрика

Подробности о метриках

Митохондрии играют решающую роль в клеточной энергетике, метаболизме, передаче сигналов и контроле качества1,2,3,4. Они содержат около 1000 различных белков, которые часто собираются в комплексы и суперкомплексы, такие как дыхательные комплексы и пребелковые транслоказы1,3,4,5,6,7. Охарактеризован состав митохондриального протеома1,3,5,6; однако организация митохондриальных белков в стабильные и динамические сборки плохо изучена для основных частей протеома1,4,7. Здесь мы сообщаем о количественном картировании сборок митохондриальных белков с использованием комплексомного профилирования более 90% митохондриального протеома дрожжей, называемого MitCOM. Анализ набора данных MitCOM разрешает >5200 белковых пиков, в среднем по шесть пиков на белок, и демонстрирует заметную сложность сборок митохондриальных белков с различным внешним видом для дыхания, метаболизма, биогенеза, динамики, регуляции и окислительно-восстановительных процессов. Мы обнаруживаем интеракторы митохондриального рецептора цитозольных рибосом, каркасов запретина и дыхательных комплексов. Идентификация факторов контроля качества, действующих на входных воротах митохондриального белка, выявляет пути убиквитилирования, деубиквитилирования и деградации пребелка. Взаимодействие между пептидил-тРНК гидролазой Pth2 и входными воротами привело к выяснению конститутивного пути удаления пребелков. Набор данных MitCOM, доступный через интерактивную программу просмотра профилей, представляет собой комплексный ресурс для идентификации, организации и взаимодействия митохондриальных механизмов и путей.

Митохондрии – многофункциональные органеллы. Помимо своей роли в окислительном фосфорилировании и метаболических путях аминокислот, липидов, гема и железо-серных кластеров, они выполняют функции в клеточной передаче сигналов, окислительно-восстановительных процессах, контроле качества и апоптозе1,2,3. Большинство митохондриальных белков импортируются в качестве предшественников из цитозоля, тогда как около 1% белков синтезируются внутри органеллы. Митохондрии — это динамические органеллы, которые часто делятся и сливаются, и имеют характерную складчатую структуру своей внутренней мембраны. Дефекты митохондрий могут привести к тяжелым заболеваниям, особенно центральной нервной системы, обмена веществ и сердечно-сосудистой системы2,3.

Белковый состав митохондрий был определен в систематических протеомных исследованиях3,4,5 с охватом более 90% митохондриального протеома модельного организма пекарских дрожжей (Saccharomyces cerevisiae)6. Напротив, организация митохондриальных белков в белковые сборки, от стабильных комплексов и суперкомплексов до временных промежуточных продуктов сборки, понятна лишь частично. Для изучения организации митохондриального протеома были применены различные подходы, такие как аффинная очистка, нативный электрофорез, гель-фильтрация, градиенты плотности, сшивание и структурная биология. Каждый из этих подходов предоставил важную информацию об избранных митохондриальных комплексах, но ни один из них не дал исчерпывающего обзора ожидаемого большого количества различных белковых сборок.

Мы сообщаем о комплексном комплексоме дрожжевых митохондрий и связанных с ними белков с высоким разрешением, основанном на синем нативном электрофорезе в сочетании с криосрезами и масс-спектрометрическим анализом (csBN-MS)8,9. Мы систематически улучшали csBN-MS от разделения белков до расширенного обнаружения и количественного определения профилей белков, обеспечивая высокое разрешение и охват митохондриального комплексома (MitCOM)7,9,10. MitCOM покрывает более 90% достоверного митохондриального протеома и предоставляет обширную информацию о сборках митохондриальных белков и их количественном виде.