Untersuchungen zur Charakterisierung der Zusammensetzung, Biogenese und des Mechanismus der Proteintranslokase der mitochondrialen Auenmembran von Neurospora crassa

Published: Feb. 5, 2002, 11 a.m.

b'Die Proteintranslokase in der mitochondrialen Au\\xdfenmembran (TOM-Komplex) ist\\nverantwortlich f\\xfcr die Erkennung von mitochondrialen Pr\\xe4proteinen und deren\\nTranslokation \\xfcber die mitochondriale Au\\xdfenmembran. Das Ziel dieser Arbeit bestand in\\nder Klonierung und Charakterisierung von bislang nicht identifizierten Komponenten des\\nTOM-Komplexes in Neurospora crassa sowie in der Charakterisierung der Bindung von\\nPr\\xe4proteinen an den isolierten TOM-Komplex. Dabei wurden folgende Ergebnisse erzielt:\\nEs wurden zwei bislang unbekannte, ca. 6 bzw. 7 kDa grosse Komponenten des\\nNeurospora crassa TOM-Komplexes, Tom6 und Tom7, identifiziert. Deren Gene wurden\\nmittels Durchmusterung einer cDNA-Phagenbibliothek sowie einer sortierten genomischen\\nDNA-Bibliothek identifiziert und sequenziert. Das TOM6-Gen umfasst drei Exons und\\nzwei Introns, w\\xe4hrend das TOM7-Gen vier Exons und drei Introns enth\\xe4lt.\\nDie Aminos\\xe4uresequenzen von Neurospora crassa Tom6 und Tom7 weisen eine hohe\\n\\xc4hnlichkeit zu denen von Tom6 und Tom7 aus anderen Organismen auf. Dabei erstreckt\\nsich der homologe Bereich bei Tom7 \\xfcber die gesamte Aminos\\xe4uresequenz, w\\xe4hrend er\\nbei Tom6 auf den carboxyterminalen Bereich beschr\\xe4nkt ist. F\\xfcr beide Proteine wurde\\njeweils eine potentielle Transmembrandom\\xe4ne an ihrem Carboxyterminus vorausgesagt.\\nSowohl Tom6, als auch Tom7 sind integrale Bestandteile des TOM-Core-Komplexes und\\nbefinden sich in engem Kontakt zu anderen Komponenten des TOM-Komplexes. Es\\nkonnte mit Hilfe von chemischen Quervernetzungsexperimenten gezeigt werden, da\\xdf sich\\nTom6 und Tom7 im TOM-Komplex von Neurospora crassa in direkter r\\xe4umlicher N\\xe4he\\nzu Tom 40 befinden. Au\\xdferdem konnte ein direkter Kontakt zwischen Tom6 und Tom22\\nnachgewiesen werden, welcher durch Bindung des Pr\\xe4proteins pSu9-DHFR moduliert\\nwird.\\nEin weiterer Schwerpunkt bei der Charakterisierung von Neurospora crassa Tom6 und\\nTom7 bestand in der Untersuchung des Imports dieser Proteine in Mitochondrien sowie\\nderen Assemblierung in bereits bestehende TOM-Komplexe. Sowohl Tom6, als auch\\nTom7 konnten in vitro in Mitochondrien importiert werden und in bereits bestehende\\nTOM-Komplexe assemblieren. Dabei benutzen sie teilweise den generellen Importweg von\\nPr\\xe4proteinen in Mitochondrien. Der Import von Tom6 umfasst zwei nicht miteinander\\ngekoppelte Schritte. Zun\\xe4chst findet eine vom Carboxyterminus vermittelte Interaktion mit\\nKomponenten des TOM-Komplexes statt, es folgt die Assemblierung in den TOM-Komplex. Die Assemblierung von Tom6 in den TOM-Komplex setzt eine spezifische\\nInteraktion des aminoterminal an die Transmembrandom\\xe4ne angrenzenden Bereichs mit\\nanderen TOM-Komponenten voraus. Daneben ist eine Interaktion der\\nTransmembrandom\\xe4ne von Tom6 mit dem aminoterminal an die Transmembrandom\\xe4ne\\nangrenzenden Bereich von Tom6 essentiell f\\xfcr die korrekte Assemblierung von Tom6 in\\nden TOM-Komplex. Im Gegensatz zu anderen Au\\xdfenmembranproteinen kommt bei\\nNeurospora crassa Tom6 positiv geladenen Aminos\\xe4uren im an die\\nTransmembrandom\\xe4ne angrenzenden Bereich keine Bedeutung f\\xfcr den Import zu.\\nEin weiterer Aspekt der vorliegenden Arbeit bestand in der Untersuchung einiger Aspekte\\nder Bindung des mit Fluoreszenzfarbstoff markierten Pr\\xe4proteins pSu9-DHFR an den\\nisolierten TOM-Komplex unter Anwendung der Fluoreszenzkorrelationsspektroskopie. Die\\nBindung dieses Pr\\xe4proteins an den TOM-Komplex ist reversibel und wird spezifisch von\\nder Pr\\xe4sequenz vermittelt. Die apparenten Bindungskonstanten betragen 1,3 nM f\\xfcr den\\nTOM-Holokomplex sowie 3,4 nM f\\xfcr den TOM-Core-Komplex.\\nEin wichtiges Merkmal der Bindung von pSu9-DHFR an den TOM-Komplex sind\\nelektrostatische Wechselwirkungen, da eine Erh\\xf6hung der Ionenst\\xe4rke im Reaktionspuffer\\neine drastische Verminderung der Bindung zur Folge hatte. Des weiteren geht die Bindung\\nvon pSu9-DHFR an den TOM-Komplex einher mit der Entfaltung der DHFR. Eine\\nVerhinderung der Entfaltung der DHFR durch Komplexierung mit Methotrexat f\\xfchrte zu\\neiner stark verminderten Bindung von pSu9-DHFR an den TOM-Komplex.'