Le proteine mitocondriali: riassunto di medicina

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Chaperones citosolici portano le proteine su recettori legati a traslocatori inseriti nella membrana esterna del mitocondrio. Le proteine chaperones dentro gli organelli fanno recuperare la conformazione alla proteina. L’inserimento delle proteine mitocondriali richiede energia.

Circa il 99% delle proteine mitocondriali viene sintetizzato su informazione del genoma nucleare e vengono in seguito trasportate all’interno del mitocondrio. Esso è caratterizzato dall’avere due membrane e due camere (compartimenti), dunque il sistema di smistamento deve distinguere le diverse destinazioni.

Le proteine mitocondriali vengono prodotte da geni nucleari in maggior parte, vengono sintetizzate nel citosol, entrano in contatto con chaperoni molecolari e i complessi così formati vengono presentati a proteine della membrana mitocondriale. Queste proteine hanno n-term costituita da aa basici intervallati da Ser e Thr ma senza aa acidi. Il mit ha 4 compartimenti per le proteine, membrana esterna(monoamminoossidasi e anzimi dell allungamento degli ac grassi), intermembrana(adenilato chinasi), membrana int(catena respiratoria e carrier dei metaboliti) e matrice(piruvato deidrogenasi, krebs, urea ecc).
Proteine con presequenze basiche entrano attraverso TOM(translocase outer membrane)/GIP(general Import Protein) attraverso questa passano tutte. Proteine intermembrana passano attraverso MIA e poi interagiscono con TIMchaperon e vengono stabilizzate qui. Passano anche proteine della membrana esterna, queste proteine hanno foglietti beta antiparalleli, e vengono inserite del complesso SAM agisce in maniera simile a quello del traslocone. Proteine con presequenza passano GIP, passano TIM23 e le trasferisce nella matrice, questo complesso funziona con l idrolisi dell’ATP, mediata da PAM a esso associato; nella matrice una peptidasi della matrice taglia la presequenza; proteine della membrana interna deve in più passare attraverso il complesso OXA; infine i carrier dei metaboliti passano GIP, passano TIM22, simile a 23 ma specifico per i carrier e li inserisce nella membrana int.

Per il Segnale di indirizzamento è importante la caratteristica della sequenza amminoacidica. Le sequenze di indirizzamento alla matrice sono ricche di amminoacidi a carica tendenzialmente positiva. Data sequenza viene rimossa una volta inserita la proteina nel mitocondrio. La proteina viene riconosciuta e legata da proteine chaparone, le quali mantengono la proteina in stato non ripiegato. Il legame e il successivo trasferimento attraverso la membrana mitocondirale esterna avviene grazie ad un complesso proteico TOM. Il successivo passaggio attraverso la membrana interna avviene con grazie ad un secondo complesso proteico il TIM[2]. La proteina viene trascritta grazie all’intervento di un chaparone che sfrutta l’energia dell’ATP e la differenza di potenziale esistente tra i due lati della membrana mitocondriale a causa delle cariche positive degli amminoacidi e le cariche negative presenti nella matrice mitocondriale.

Proteine mitocondriali

Per l’indirizzamento nella camera esterna mitocondriale esistono almeno due meccanismi di traslocazione. Un primo meccanismo è molto simile a quello precedentemente descritto; difatti prevede a che dopo la rimozione della sequenza segnale di importazione alla matrice, subisca un trasporto in direzione inversa grazie alla presenza di traslocatori posti sulla membrana interna che riconoscono un secondo segnale per la traslocazione nella camera esterna, il quale si trova subito prim del segnale per la matrice. Un secondo meccanismo, prevede sempre la presenza di entrambe le sequenze sagnale, ma la seconda funziona da sequenza di arresto alla traslocazione. La proteina dunque superata la membrana esterna ed iniziato a passare attraverso il complesso del TIM si arresta quando nel canale giunge la sequenza di arresto. Quest’ultimo e la porzione carbossiterminale che sporge nella camera esterna verranno tagliati dal segnale di importazione alla matrice e viene rilasciato nello spazio intermembrana.

Rappresentazione di un mitocondrio con a fianco l’immagine reale presa dal microscopio
   
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