Митохондрии: импорт белков, модель молекулярного храпового механизма
Согласно модели молекулярного храпового механизма (molecular ratchet model), белок-предшественник в развернутом виде колебательно скользит за счет энергии броуновского движения через пору TOM-TIM-комплекса , и mtHsp70 ловит и задерживает полипептидные цепи в матриксе, т.е. mtHsp70 действует как храповик, предотвращая обратное скольжение белка-предшественника в транслокационной поре . Взаимодействие mtHsp70 с импортируемой полипептидной цепью опосредуется через Tim44 , который, находясь вблизи поры импортного канала, взаимодействует со вновь входящей полипептидной цепью белка-предшественника. Mt1Нsp70-АТР-комплекс связывается с таким Tim44, и полипептидная цепь белка-предшественника переносится с Tim44 на mtHsp70. АТР гидролизуется, и комплекс белок-предшественник-Mt1Нsp70-ADP диссоциирует от Tim44. Становится возможным следующее скользящее движение белка- предшественника. Затем начинается новый цикл присоединения mtHsp70-АТР-комплекса к участку полипептидной цепи, более близко расположенной к С-концу белка-предшественника, чем предыдущая.
Детали нуклеотидрегулируемой динамики комплекса Тim44-Mt1Нsp70-МGЕ-белок-предшественник пока не совсем ясны [ Koehler C.M. et al., 1998 , Westermann В. et al., 1995 , Azem A. et al., 1997 ]. Хотя и существует так называемая модель "из рук в руки" ("hand-over-hand" model) [ Bauer M.F. et al., 2000 ]. Согласно этой модели, субкомплекс Tim23-Tim17~Tim44 функционирует в виде димера. В каждой мономерной компоненте этого димера с молекулой белка Тim44 связан один mtHsp70-ATP-комплекс. Молекулы mtHsp70 друг с другом не взаимодействуют. В mtHsp70-АТР-комплексе имеется открытый карман, который может взаимодействовать с полипептидной цепью импортируемого белка-предшественника. Как только пресиквенс этого белка попадает в карман, происходит гидролиз АТР и карман тесно взаимодействует с полипептидной цепью пресиквенса (действует как храповик). MtHsp70-ADP-комплекc, связанный с пресиквенсом, легко взаимодействует с кошапероном МGЕ , что в свою очередь приводит к разрушению ассоциации MGE-mtHsp70-ADP-комплекса с Tim44, Так как MGE-mtHsp70-ADP-комплекс остается связанным с пресиквенсом, то белок-предшественник за счет осцилляции может двигаться только в матрикс, и в открытый карман второго mtHsp70-АТР-комплекса попадает следующий участок полипептидной цепи импортируемого белка, происходит гидролиз АТР и карман связывает этот участок. Освободившийся белок Tim44 первого мономера связывает новый mtHsp70-АТР-комплекс. Таким образом происходит как бы передача импортируемого белка из одной руки в другую. Эти циклы передачи повторяются. Взаимодействие МGЕ с комплексом mtHsp70-АDР-белок-предшественник стимулирует высвобождение ADP из комплекса с mtHsp707 Дальнейшее присоединение к шаперону mtHsp70 молекулы АТР вызывает диссоциацию МGЕ и высвобождение из кармана участка полипептидной цепи белка-предшественника. MtHsp70-АТР-комплекс затем может связаться со свободным белком Tim44.
