Translocators in Mitochondrial Membrane

미토콘드리아 막에는 약 1500여 종의 precursor protein을 각 subcompartment로 보내는 여러 translocator 복합체가 존재한다.

Fig 12-48. (A) 미토콘드리아 막의 translocator 복합체들. TIM23과 TIM22 복합체의 import channel 구성 단백질은 구조적으로 유사하며 공통된 진화적 기원을 시사한다. Matrix 쪽에서 TIM23 복합체는 import ATPase 역할을 하는 mitochondrial hsp70을 포함하는 복합체와 결합되어 있다. (B) 각 단백질이 서로 다른 복합체를 통해 최종 목적지에 도달하는 경로.

TOM complex (Translocator of the Outer Membrane)

• 핵 유전자로 암호화된 모든 미토콘드리아 단백질 수입에 필수
• Cytosol에서 signal sequence를 인식하고 intermembrane space로 단백질을 수송
• 알파-나선형 소수성 분절을 가진 단백질만 측면으로 배출 가능 → β-barrel 단백질은 SAM complex로 넘겨짐

TIM complexes (Translocator of the Inner Mitochondrial Membrane)

두 종류의 TIM 복합체가 inner membrane에서 작동한다:

TIM23 complex

• Matrix 단백질 수송에 사용
• N-terminal signal sequence를 인식하여 matrix로 전달
• Inner membrane 단백질 삽입에도 사용(측면 방출)
• Matrix 쪽에 mitochondrial hsp70이 결합되어 있어 단백질을 끌어당김

TIM22 complex

• 대사물질 transporter 등 multipass inner membrane 단백질에 특화
• Intermembrane space chaperone의 도움을 받아 TIM22로 안내됨
• 막전위(membrane potential)를 이용해 단백질이 올바른 위상으로 삽입되도록 함

SAM complex (Sorting and Assembly Machinery)

• Outer membrane의 β-barrel 단백질 삽입 및 폴딩 담당
• TOM complex를 통과한 unfolded β-barrel 단백질을 intermembrane space chaperone으로부터 받아 outer membrane에 삽입·폴딩
• 세균의 BAM complex와 homolog (→ BAM pathway 참조)

OXA complex (Cytochrome Oxidase Activity complex)

• Inner membrane 단백질 삽입에 사용, matrix 쪽에서만 접근 가능
• 미토콘드리아 genome으로 암호화되어 matrix에서 번역된 membrane 단백질 삽입
• 핵 유전자 산물도 TIM23을 통해 먼저 matrix로 수입된 후 OXA를 통해 inner membrane에 삽입되는 경우가 있음

MIM complex (Mitochondrial Import Machinery)

• Outer membrane에 위치
• 일부 outer membrane 단백질 삽입에 관여