Митохондрии: белки, взаимодействие с внешней мембраной
Пресиквенсы предшественников некоторых белков ( CoxIV и бета-F1ATP-азы ) обладают способностью связываться с мембранами и липосомами, содержащими отрицательно заряженные фосфолипиды [ Raise D., 1997 et al., 1997 , Swanson S.T., Roise D., 1992 , Hajek P., Bedwell D.M., 1994 , Nagaraj R., 1984 , Leenhouts J.M. et al., 1996 ]. Пресиквенс белка-предшественника CoxIV может индуцировать возникновение стабильных контактов между крупными моноламеллярными липосомами, состоящими из фосфолипидов (следует отметить важность присутствия кардиолипина ) [ Leenhouts J.M. et al., 1996 , Leenhouts J.M. et al., 1993 , Leenhouts J.M. et al., 1994 , Torok Z. et al., 1994 , Mandieau V. et al., 1995 ].
При связывании пресиквенса белка-предшественника СохIV с липидным бислоем, содержащим кардиолипин, происходит резкое падение подвижности бислоя [ Snel M.M.E. et al., 1995 ], а также повышается стабильность альфа-спиральной структуры вокруг Pro13 и в С-концевой области пресиквенса [ Chupin V. et al., 1995 ], при этом N-концевая аминогруппа пресиквенса белка-предшественника CoxIV углубляется на 13 А в мембрану. Таким образом, пресиквенс локализуется ниже границы раздела фаз [ Yu Y.G. et al., 1994 ]. Предполагается, что взаимодействие пресиквенса с фосфолипидами внешней мембраны митохондрий может выполнять несколько функций. Во-первых, так как кардиолипин в эукариотических клетках присутствует исключительно в мембранах митохондрий, то взаимодействие пресиквенса с бислоем, содержащим кардиолипин, может быть дополнительным условием правильного сортинга [ Mandieau V. et al., 1995 , Snel M.M.E. et al., 1995 ]. Во-вторых, это взаимодействие может быть необходимо пя приобретения белком-предшественником импорткомпетентной конформации [ Hajek P., Bedwell D.M., 1994 , Mandieau V. et al., 1995 ]. В-третьих, пресиквенс-фосфолипидное взаимодействие может играть роль в формировании участков транслокации между двумя митохондриальными мембранами, а также содействовать структурной перестройке белков внешней и внутренней мембраны митохондрий, входящих в состав "импортных машин" митохондрий [ Mandieau V. et al., 1995 ].
Имеется сообщение о ковалентной модификации белка-предшественника, происходящей перед транслокацией его в матрикс митохондрий [ van Stedingk E. et al., 1999 ]. Авторы показали, что предшественник бета-субъединицы АТР-азы (pF1бета) митохондрий Nicotiana plumbaginifolia ковалентно модифицируется при связывании с внешней мембраной митохондрий высших растений. Модификация приводит к увеличению молекулярной массы предшественника на 2 кДа, и модифицированный белок тесно связывается с внешней мембраной. Сайт модификации находится в районе первых 25 а.о. пресиквенса. Для осуществления модификации необходимо присутствие АТР и ионов Са2+. Химическая природа этой модификации не установлена. Она катализируется ферментом, локализованным во внешней мембране митохондрий, однако этот фермент пока не идентифицирован. Авторы предположили, что возможная цель такой модификации - помещение доставленного белка-предшественника в режим транзита. Этот режим предполагает, что часть молекул белка pF1бета доставленного к митохондриям, заякоривается каким-то образом на внешней мембране до тех пор, пока не будет окончен импорт ранее доставленных молекул. Данная модификация характерна для митохондрий высших растений (листья шпината, кукурузы, клубни картофеля), где ей подвергаются от 20 до 60% молекул, связанных с внешней мембраной митохондрий белков-предшественников, и не наблюдается для митохондрий дрожжей Chlamidomonas reinhardui и млекопитающих [ van Stedingk E. et al., 1999 , von Stedingk E. et al., 1997 ].
