線粒體分選和組裝機器由β-桶轉換操縱

2021-01-08 科學網

線粒體分選和組裝機器由β-桶轉換操縱

作者：

小柯機器人

發布時間：2021/1/7 13:57:41

日本京都產業大學生命科學學院Toshiya Endo研究組取得最新進展。他們提出線粒體線粒體分選和組裝機器（SAM，也稱為TOB）由β-桶轉換操縱。該研究於2021年1月6日發表於《自然》雜誌。

他們使用冷凍電子顯微鏡確定解析度為2.8–3.2Å的兩種不同形式的酵母SAM複合物的結構。該二聚體複合物包含兩個拷貝的β-桶形通道蛋白Sam50-Sam50a和Sam50b-具有部分開放側門。外周膜蛋白Sam35和Sam37從胞質側覆蓋Sam50通道，對於二聚體複合物的結構和功能完整性至關重要。在第二種複合物中，Sam50b被β-桶蛋白Mdm10取代。與Sam50a協同作用，Sam37通過從胞質側穿透其側面封閉的β-桶內部來招募和捕獲Mdm10。裝載有底物的SAM複合物分別包含Sam50、Sam35和Sam37中的一種，但既沒有Mdm10，也沒有第二種Sam50，這表明Mdm10和Sam50b充當從Sam50a釋放β-桶底物的佔位符。

他們提出的用於動態切換β-桶亞基和底物的機制解釋了整個前體蛋白如何與β-桶裝配的線粒體機制摺疊在一起

據了解，線粒體的外膜含有所謂的β-桶狀蛋白，可以使細胞質與線粒體內部之間發生通訊。 β-桶蛋白插入外膜是由多亞基線粒體SAM介導的。

附：英文原文

Title: Mitochondrial sorting and assembly machinery operates by β-barrel switching

Author: Hironori Takeda, Akihisa Tsutsumi, Tomohiro Nishizawa, Caroline Lindau, Jon V. Busto, Lena-Sophie Wenz, Lars Ellenrieder, Kenichiro Imai, Sebastian P. Straub, Waltraut Mossmann, Jian Qiu, Yu Yamamori, Kentaro Tomii, Junko Suzuki, Takeshi Murata, Satoshi Ogasawara, Osamu Nureki, Thomas Becker, Nikolaus Pfanner, Nils Wiedemann, Masahide Kikkawa, Toshiya Endo

Issue&Volume: 2021-01-06

Abstract: The mitochondrial outer membrane contains so-called β-barrel proteins, which allow communication between the cytosol and the mitochondrial interior1,2,3. Insertion of β-barrel proteins into the outer membrane is mediated by the multisubunit mitochondrial sorting and assembly machinery (SAM, also known as TOB)4,5,6. Here we use cryo-electron microscopy to determine the structures of two different forms of the yeast SAM complex at a resolution of 2.8–3.2 . The dimeric complex contains two copies of the β-barrel channel protein Sam50—Sam50a and Sam50b—with partially open lateral gates. The peripheral membrane proteins Sam35 and Sam37 cap the Sam50 channels from the cytosolic side, and are crucial for the structural and functional integrity of the dimeric complex. In the second complex, Sam50b is replaced by the β-barrel protein Mdm10. In cooperation with Sam50a, Sam37 recruits and traps Mdm10 by penetrating the interior of its laterally closed β-barrel from the cytosolic side. The substrate-loaded SAM complex contains one each of Sam50, Sam35 and Sam37, but neither Mdm10 nor a second Sam50, suggesting that Mdm10 and Sam50b function as placeholders for a β-barrel substrate released from Sam50a. Our proposed mechanism for dynamic switching of β-barrel subunits and substrate explains how entire precursor proteins can fold in association with the mitochondrial machinery for β-barrel assembly.

DOI: 10.1038/s41586-020-03113-7

Source: https://www.nature.com/articles/s41586-020-03113-7

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