Mitochondriaaliset chaperonit selitetty | Proteiinien laskostuminen ja mitochondrion laatu
Inleiding
Mitochondriën bevatten duizenden eiwitten die essentieel zijn voor de productie van ATP. Opvallend genoeg wordt meer dan 99% van deze eiwitten niet in de mitochondriën zelf gemaakt, maar in het cytoplasma. Daarna moeten ze worden geïmporteerd, correct worden gevouwen en op de juiste plaats terechtkomen.
Dit complexe proces wordt grotendeels begeleid door mitochondriale chaperones. Deze gespecialiseerde eiwitten zorgen ervoor dat nieuw gevormde eiwitten hun juiste driedimensionale structuur krijgen en behouden. Zonder deze kwaliteitscontrole zou de energieproductie snel afnemen.
Wat zijn mitochondriale chaperones?
Chaperones zijn eiwitten die andere eiwitten begeleiden tijdens:
- transport;
- vouwing;
- herstel;
- assemblage;
- kwaliteitscontrole.
In tegenstelling tot proteasen breken chaperones beschadigde eiwitten niet af. Zij proberen beschadigde of verkeerd gevouwen eiwitten eerst te herstellen.
Pas wanneer herstel onmogelijk blijkt, worden proteasen ingeschakeld.
Waarom is correcte eiwitvouwing belangrijk?
Een eiwit functioneert alleen wanneer het zijn juiste ruimtelijke structuur bezit.
Wanneer eiwitten verkeerd vouwen kunnen zij:
- hun enzymactiviteit verliezen;
- samenklonteren;
- de elektronentransportketen verstoren;
- oxidatieve stress verhogen;
- ATP-productie verminderen.
Daarom is correcte eiwitvouwing essentieel voor gezonde mitochondriën.
Belangrijkste mitochondriale chaperones
HSP60
HSP60 behoort tot de bekendste mitochondriale chaperones.
Functies:
- correcte vouwing van nieuw geïmporteerde eiwitten;
- osittain vaurioituneiden proteiinien korjaaminen;
- mitokondriaalisten entsyymikompleksien tukeminen.
mtHSP70
Mitokondriaalisella HSP70:llä on tärkeä rooli seuraavissa:
- proteiinien tuonti sytoplasmasta;
- kuljetus mitokondriomatriisiin;
- ensimmäinen laadunvalvonta tuonnin jälkeen.
Näin mtHSP70 muodostaa ratkaisevan yhteyden proteiinien kuljetuksen ja laskostumisen välille.
HSP10
HSP10 toimii tiiviissä yhteistyössä HSP60:n kanssa.
Tämä proteiini:
- vakauttaa HSP60-kompleksin;
- tukee oikeaa laskostumista;
- estää puutteellisesti laskostuneiden proteiinien ennenaikaisen vapautumisen.
ATP:stä riippuva prosessi
Chaperonien toiminta kuluttaa energiaa.
Lähes jokaisessa laskostumisessa ne käyttävät ATP:tä:
- irrottaa väärin laskostuneet rakenteet;
- mahdollistaa uuden laskostumisen;
- testata vaurioituneet proteiinit uudelleen.
Siksi toimivat mitokondriot ovat välttämättömiä oman laadunvalvontansa tukemiseksi.
Chaperonet ja mitokondriaalinen stressi
Aikana:
- oksidatiivinen stressi;
- kuumuus;
- infektiot;
- myrkyllinen kuormitus;
- metabolinen stressi;
vaurioituneiden proteiinien määrä kasvaa.
Vasteena solut tuottavat usein enemmän lämpösokkiproteiineja (HSP-proteiineja), mukaan lukien mitokondriaalisia chaperoneja.
Yhteistyö proteaasien kanssa
Kun proteiinia ei enää voida korjata, avustajaproteiinit ohjaavat sen mitokondrioiden proteaaseille, kuten:
- LONP1;
- CLPP;
- OMA1;
- YME1L.
Yhdessä ne muodostavat mitokondrioiden laadunvalvontajärjestelmän.
Avustajaproteiinit ja UPRmt
Kun väärin laskostuneita proteiineja kertyy runsaasti, mitokondrioiden laskostumattomien proteiinien vaste (UPRmt) voi aktivoitua.
Tämän seurauksena seuraavien tuotanto lisääntyy:
- avustajaproteiineista;
- proteaaseista;
- antioksidatiivisista entsyymeistä;
- korjausmekanismeista.
Tämä reaktio auttaa säilyttämään mitokondrioiden toiminnan mahdollisimman hyvin.
Avustajaproteiinit tieteellisessä tutkimuksessa
Mitokondrioiden avustajaproteiineja tutkitaan seuraavilla aloilla:
- molekyylibiologiassa;
- neurologiassa;
- kardiologiassa;
- lihasfysiologiassa;
- ikääntymistutkimuksessa.
Tutkijat selvittävät, miten proteiinien laskostumisen muutokset vaikuttavat mitokondrioiden toimintahäiriöihin ja miten solut reagoivat pitkäaikaiseen stressiin.
Monet havainnot ovat peräisin perustutkimuksesta ja prekliinisistä tutkimuksista; tarvitaan lisää ihmisillä tehtäviä tutkimuksia, jotta kliininen merkitys voidaan ymmärtää paremmin.
Suhde muihin mitokondrioiden prosesseihin
Mitokondrioiden avustajaproteiinit toimivat tiiviissä yhteistyössä seuraavien kanssa:
- mitokondrioiden proteaasit;
- mitokondrioiden biogeneesi;
- mitokondrioiden fuusio ja fissio;
- UPRmt;
- mitofagia;
- oksidatiivinen stressi.
Yhdessä nämä järjestelmät varmistavat, että mitokondriot säilyttävät laatunsa.
Yhteenveto
Mitokondrioiden avustajaproteiinit muodostavat ensimmäisen puolustuslinjan vaurioituneita tai väärin laskostuneita proteiineja vastaan. Ohjaamalla uudet proteiinit oikeaan laskostumiseen ja korjaamalla olemassa olevia proteiineja ne tukevat energiantuotantoa, rajoittavat solustressiä ja edistävät mitokondrioiden terveyttä. Niiden yhteistyö proteaasien ja muiden laadunvalvontajärjestelmien kanssa tekee niistä välttämättömiä toimivalle mitokondrioverkostolle.
Tieteelliset lähteet
- Solun molekyylibiologia
- Lehningerin biokemian perusteet
- Mitokondriot
- Voos W. Avustaja–proteaasiverkostot mitokondrioiden proteiinien homeostaasissa.
- Neupert W, Herrmann JM. Proteiinien kuljetus mitokondrioihin.
Sisäiset linkit
- Mitokondrioiden proteaasit
- UPRmt
- Mitokondrioiden biogeneesi
- Mitokondrioiden fuusio ja fissio
- Oksidatiivinen stressi
- ATP:n tuotanto
Aiheeseen liittyvät Peptidera-tuotteet (tutkimuskäyttöön)
- SS-31
- MOTS-c
- NAD+
- GHK-Cu
Aiheeseen liittyvät tutkimustuotteet
Katso tuotetiedot ja saatavilla olevat erädokumentit. Käsiteltyjä tutkimuksia ei ole tehty Peptideran tuotteilla, eivätkä ne osoita tuotteidemme tehoa. Vain laboratoriotutkimukseen; ei ihmisille tai eläimille nautittavaksi.