Transport into Inner Mitochondrial Membrane
Inner mitochondrial membrane 단백질은 최소 세 가지 경로를 통해 막에 삽입된다.
Fig 12-51. Inner mitochondrial membrane 단백질의 생성 경로. (A) TOM + TIM23 경유 후 측면 삽입. (B) TOM → intermembrane space chaperone → TIM22. (C) 미토콘드리아 유전체 산물의 OXA 삽입. (D) 핵 유전체 산물이 먼저 matrix로 완전히 수입된 후 OXA를 통해 삽입.
경로 1: TIM23 복합체를 통한 측면 삽입
- Cytosol의 N-terminal signal sequence가 TOM complex에 인식되어 intermembrane space로 진입
- Signal sequence가 TIM23 complex에 결합, matrix space로 수송 시작
- Signal sequence 다음에 위치한 소수성 transmembrane domain이 TIM23 복합체에 의해 인식됨
- Transmembrane domain이 측면(lateral gate)으로 방출되어 inner membrane에 삽입, 수송 중단
- 나머지 단백질은 TOM complex를 통해 intermembrane space로 이동
- Signal sequence는 matrix의 signal peptidase에 의해 절단됨
이 경로는 비교적 큰 N-terminal lumenal/matrix domain이 없는 단순한 inner membrane 단백질에 적용된다.
경로 2: TIM22 복합체를 통한 삽입 (대사물질 transporter류)
- 내부 signal sequence를 가진 multipass inner membrane 단백질(예: metabolite transporter)이 TOM complex를 통해 intermembrane space로 루프 형태로 진입
- Intermembrane space의 chaperone 단백질이 β-barrel처럼 aggregation을 방지하며 TIM22로 안내
- TIM22 complex가 소수성 transmembrane 영역을 inner membrane에 삽입
- **막전위(membrane potential)**가 단백질이 올바른 위상(topology)을 갖도록 확보
경로 3: OXA 복합체를 통한 삽입
OXA complex는 matrix 쪽에서만 접근되는 translocator로, 두 종류의 단백질에 작용한다:
미토콘드리아 유전체 산물:
- 미토콘드리아 내부 ribosome에서 matrix 내에서 번역된 소수의 막 단백질
- OXA complex가 직접 inner membrane에 삽입
핵 유전체 산물 (간접 경로):
- TOM + TIM23을 통해 먼저 matrix로 완전히 수입됨
- Signal peptidase가 N-terminal signal sequence를 절단
- 절단되면서 노출되는 소수성 second signal sequence가 OXA complex를 통한 inner membrane 삽입을 유도