Der TOM-Core-Komplex und die kanalbildende Komponente Tom40 der Proteintranslokase der aueren Mitochondrienmembran von Neurospora crassa

Published: Dec. 7, 2001, 11 a.m.

b'Die Biogenese von Mitochondrien erfordert den Eintransport cytosolisch\\nsynthetisierter Vorstufenproteine \\xfcber die mitochondriale Au\\xdfenmembran.\\nDer TOM-Komplex in der Au\\xdfenmembran erkennt die in die Mitochondrien\\nzu importierenden Vorstufenproteine, bindet sie, erm\\xf6glicht den Transfer\\nvon zumindest Teilen davon \\xfcber die mitochondriale Au\\xdfenmembran und\\ndie Integration von Membranproteinen in die Au\\xdfenmembran. Auf der\\nGrundlage bestehender Untersuchungen des TOM-Holo-Komplexes wurden\\nin dieser Arbeit verschiedene Subkomplexe des TOM-Komplexes aus\\nNeurospora crassa isoliert, biochemisch und biophysikalisch charakterisiert.\\nZudem wurde eine neue Komponente des TOM-Komplexes identifiziert:\\nTom5, eine kleine Komponente von etwa 5 kDa mit Sequenzhomologie zu\\nTom5 von Saccharomces cerevisiae.\\nDer in dieser Arbeit isolierte TOM-Core-Komplex besteht aus den Protein-untereinheiten\\nTom40, Tom22, Tom7, Tom6 und Tom5; gegen\\xfcber dem\\nTOM-Holo-Komplex fehlen ihm die Rezeptorkomponenten Tom70 und\\nTom20. Der TOM-Core-Komplex weist eine Molek\\xfclmasse von ca. 400 kDa\\nund eine St\\xf6chimetrie der Komponenten Tom40 : Tom22 : Tom7 : Tom6 von\\n8 : 4 : 2 : 1-2 auf. Er kann in vitro pr\\xe4sequenzabh\\xe4ngig bis zu 8 Vorstufen-proteine\\npro Komplex binden. Elektronenmikroskopische Bilder des TOM-Core-\\nKomplexes zeigen eine symmetrische Doppelringstruktur mit zwei\\ndurchgehenden Poren von etwa 2,1 nm Durchmesser. Der TOM-Core-Komplex\\nbildet in \\xdcbereinstimmung damit Kan\\xe4le mit zwei Leitf\\xe4higkeits-niveaus,\\ndie zwei Poren entsprechen. Die Bevorzugung von Kationen und die\\nEigenschaft, durch mitochondriale, positiv geladene Pr\\xe4peptide selektiv und\\nspezifisch inhibiert zu werden, belegen die Rolle des TOM-Core-Komplexes\\nbei der Proteintranslokation.\\nTOM-Core-Komplex, dessen hydrophile Dom\\xe4nen von Tom22 und den\\nkleinen Toms durch limitierte Proteolyse weitgehend abgedaut wurden,\\nzeigte in den durchgef\\xfchrten Untersuchungen nahezu identische Binde-,\\nKanal- und Struktureigenschaften wie der unbehandelte Core-Komplex. Die\\nGrundstruktur der Proteintranslokase der mitochondrialen Au\\xdfenmembran Zusammenfassung\\n- 132 -\\nkann somit hinreichend durch Tom40 und die membrandurchspannenden\\nDom\\xe4nen von Tom22, Tom7, Tom6 und Tom5 stabil gebildet werden.\\nWeiterf\\xfchrende Experimente mit isoliertem Tom40 best\\xe4tigten dies. So bildet\\nisoliertes Tom40 oligomere Strukturen mit einer mittleren Molek\\xfclmasse von\\nca. 350 kDa. Tom40 zeigte sich in Transmissions-EM-Bildern \\xfcberwiegend\\nals Einlochpartikel. In \\xdcbereinstimmung hiermit weisen die vom Tom40-\\nKomplex gebildeten Kan\\xe4le eine Leitf\\xe4higkeit von nur der H\\xe4lfte der\\nLeitf\\xe4higkeit des TOM-Core-Komplexes mit zwei Poren auf.\\nEin kleiner Teil des isolierten Tom40 bildet Zweilochpartikel. Tom40 ist also\\nin der Lage, die Grundstruktur des TOM-Komplexes zu bilden, wie sie f\\xfcr den\\nTOM-Core-Komplex gefunden wurde.\\nInfrarot- und Circulardichroismus-Spektren von isoliertem Tom40 f\\xfchren zu\\ndem Schlu\\xdf, da\\xdf ein einzelnes Tom40-Protomer keinen Kanal mit \\u03b2 -Barrel-Struktur\\nbilden kann, sondern da\\xdf dazu mehrere Tom40 zusammenwirken\\nm\\xfcssen.'