Funktionelle Charakterisierung des Imports des ADP/ATP-Carriers über die TIM22-Translokase der mitochondrialen Innenmembran

Episode von Fakultät für Chemie und Pharmazie - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/06 von Ludwig-Maximilians-Universität München · 18. Dezember 2000

Ziel dieser Arbeit war es, den Import von Carrierproteinen über die TIM22-Translokase näher

zu charakterisieren. Die Arbeit befasst sich mit der funktionellen Charakterisierung von drei

neuen Komponenten des TIM22-Komplexes, Tim9, Tim10 und Tim12. Insbesondere wurde

der Import des AAC-Vorstufenproteins über den TOM-Komplex zum TIM22-Komplex in die

mitochondriale Innenmembran untersucht.

Tim9, Tim10 und Tim12 sind Untereinheiten der TIM22-Translokase, die im

Intermembranraum lokalisiert sind. Sie liegen in zwei hexameren Komplexen vor, dem

TIM9⋅10-Komplex und dem TIM9⋅10⋅12-Komplex. Der TIM9⋅10-Komplex liegt löslich im

Intermembranraum vor, während der TIM9⋅10⋅12-Komplex peripher mit dem TIM22-

Komplex assoziiert ist. Dieser vermittelt die membranpotentialabhängige Insertion von

Präproteinen mit internen Importsignalen in die mitochondriale Innenmembran.

Tim9, Tim10 und Tim12 sind strukturell verwandt und in der Lage, mittels konservierter

Cysteinreste ein Zinkfinger-Motiv auszubilden. Die Interaktion der AAC-Vorstufe mit dem

TIM9⋅10- und dem TIM9⋅10⋅12-Komplex wird vermutlich durch die Wechselwirkung der

Zinkfinger mit der Carrier-Signatur vermittelt. Diese ist in allen Mitgliedern der

mitochondrialen Carrier-Familie konserviert.

Der Import des AAC erfolgt in definierten Stufen: Das Vorstufenprotein wird im Cytosol

synthetisiert (Stufe I) und bindet an Rezeptoren des TOM-Komplexes (Stufe II). Der AAC

wird zum Importkanal geleitet und teilweise über die Außenmembran transloziert (Stufe IIIa).

Die vollständige Translokation wird durch die Interaktion des dritten Moduls des AAC mit

dem TOM-Komplex verhindert. Segmente des AAC, die in den Intermembranraum exponiert

sind, binden an den hexameren TIM9⋅10-Komplex. Jeder der drei Module kann mit dem

TIM9⋅10-Komplex interagieren. Nachfolgend wird das Vorstufenprotein auf den TIM9⋅10⋅12-

Komplex auf der Außenseite der Innenmembran übertragen. Der dritte Modul bleibt noch fest

an den TOM-Komplex gebunden. Es enthält das Signal für die membranpotentialabhängige

Insertion des AAC in die Innenmembran. Für die Freisetzung des AAC aus dem TOM-Komplex und seine Membraninsertion sind sowohl ein Membranpotential als auch die

Rekrutierung eines funktionellen TIM22-Komplexes an die Kontaktstelle zwischen Außenund

Innenmembran erforderlich.

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