TOM-комплекс митохондрий, состав и стехиометрия
В настоящее время считается, что в состав ТОМ-комплекса S. cerevisiae и N. crassa входят девять белков внешней мембраны митохондрий: Tom20 , Tom70 , Tom72 , Tom22 , Tom37 (присутствие этой субъединицы в N. crassa спорно), Tom40 , Tom6 , Tom7 и Tom5 ( рис. 1 ).
Тоm20, Тоm70 и Тоm72 состоят из двух доменов: небольшого якорного N-концевого и цитоплазматического С-концевого (для Tom20 приблизительно 17 кДа, для Тоm70 приблизительно 65 кДа) [ Neupert W., 1997 , McBride H.M. et al., 1992 , Lill R., Neupert W., 1996 ]. Тоm72 обладает высоким сходством в первичной структуре с Тоm70 (53% гомологии, 70% аналогии) и встраивается во внешнюю мембрану митохондрий в такой же ориентации [ Schlossmann J. et al., 1996 ].
Аналоги Тоm70 в митохондриях млекопитающих - два белка (М порядка 34-37 кДа), обозначаемые как ОМ37 у крыс [ Komiya T., Michara K., 1996 ] и hTom34 у человека [ Nuttall S.D. et al., 1997 ]. Тоm70 имеет тенденцию к димеризации, наиболее важен для этого процесса альфа-спиральный элемент якорного домена [ Millar D.G., Shore G.C., 1993 , Millar D.G,, Shore G.C., 1994 ]. Цитоплазматический домен белка Тоm20 содержит много кислых аминокислотных остатков и обладает отрицательным зарядом [ Coping I.S. et al., 1995 , Hanson В. et al., 1996 ]. Цитозольный и межмембранный домены Тоm22 имеют отрицательный заряд [ Lill R., Neupert W., 1996 , Haucke V., Shatz G., 1997 ].
Тоm37 включает цитоплазматический домен и предположительно два коротких трансмембранных сегмента [ Gratzer S. et al., 1995 ].
Компоненты ТОМ-комплекса расположены в мембране недалеко друг от друга. В случае дрожжей могут быть кросс-сшиты и коиммунопреципитированы Тоm20 и Тоm70, причем наблюдалось взаимодействие как трансмембранных, так и wитоплазматических доменов этих белков [ Haucke V. et al., 1996 ]. В N. crassa белок Тоm22 может быть кросс-сшит с Тоm70 [ Schlossmann J., Neupert W., 1995 ] и Тоm20 [ Mayer A. et al., 1995 ]. Тоm37 образует комплекс с Тоm70 в соотношении 1:1. Эти два компонента ТОМ-комплекса могут быть солюбилизированы как гетеродимер [ Gratzer S. et al., 1995 , Hachia N. et al., 1995 ]. Большинство этих взаимодействий неустойчиво и наблюдается только при солюбилизации мембран мягкими детергентами, например дигитонином [ Kiebler M. et al., 1990 ]. Тоm37 и Тоm20 содержат по одному тетратриакопептидному мотиву (TPR-мотив, tetratricopeptide repeats) , тогда как Тоm70 и Тоm72 содержат по семь TPR-мотивов. Вероятно, TPR-мотивы могут быть вовлечены во взаимодействие компонентов ТОМ-комплекса между собой [ Ramage L. et al., 1993 , Lill R., Neupert W., 1996 , Haucke V., Shatz G., 1997 , Iwahashi J. et al., 1997 , Moczko M. et al., 1994 ].
Основная часть мембранного белка Тоm40 глубоко погружена во внешнюю мембрану митохондрий, но один небольшой отрицательно заряженный домен экспонирован в межмембранное пространство [ Haucke V., Lithgow T., 1997 , Lill R., Neupert W., 1996 ]. Вероятно, Тоm40 способен образовывать бета-складчатую структуру, схожую с таковой для митохондриальных и бактериальных поринов [ Court D.A. et al., 1995 ].
Более низкомолекулярные компоненты ТОМ-комплекса были обнаружены методом коиммунопреципитации с Тоm20 и Тоm40 [ Neupert W., 1997 , Haucke V., Lithgow T., 1997 , Honlinger A. et al., 1996 ]. Тоm6 является интегральным протеолипидом (61 а.о.). Его N-концевой домен экспонирован в цитоплазму [ Kassenbrock C.K. et al., 1993 ]. Тоm7 также интегральный мембранный белок [ Honlinger A. et al., 1996 ]. Тоm5 состоит из двух доменов: С-концевого мембранного и N-концевого цитоплазматического, обладающего отрицательным зарядом [ Dietmeier K. et al., 1997 ].
При помощи электрофореза в нативных условиях ТОМ-комплекс дрожжей может быть выделен как комплекс с М 550-600 кДа, который легко диссоциирует на субкомплексы 400 и 120 кДа. 120-кДа-субкомплекс был охарактеризован как Тоm70-Тоm37-рецептор [ Dekker R.J.T. et al., 1996 ].
ТОМ-комплекс N. crassa тоже был выделен и охарактеризован [ Kunkele K.P. et al., 1998 ]. Он также имеет М порядка 500-600 кДа, но после диссоциации в его составе не были обнаружены Тоm37 и Тоm6.
В разных источниках приводятся разные соотношения субъединиц, входящих в функциональный ТОМ-комплекс. Так встречаются данные, что он может содержать 0-1.5 Тоm70, 0.5-2 Тоm20, 4-8 Тоm40, 3-6 Тоm22 [ Dekker R.J.T. et al., 1996 , Kunkele K.P. et al., 1998 , Dekker R.J.T. et al., 1998 ].
При исследовании структуры выделенного и реконструированного в липидные везикулы ТОМ-комплекса N. crassa с помощью компьютерного анализа фотографий, сделанных на электронном микроскопе, было обнаружено, что 40% комплекса находится в виде триплета кольцевых структур, диаметр которых около 138 ангстрем, а диаметр каждой поры - 20 ангстрем [122]. По-видимому, выделяемый комплекс с М 500-600 кДа и является этой триплетной структурой.
В митохондриях картофеля ТОМ-комплекс, выделяемый с помощью электрофореза в нативных условиях, имеет меньшую молекулярную массу - 230 кДа, и в нем отсутствуют Тоm22 и Тоm37. Белок с М порядка 70 кДа (вероятно, аналог Тоm70) оказался более тесно ассоциирован с основной порой включения ( GIP ), чем в S. cerevisiae и N. crassa . ТОМ-комплекс митохондрий картофеля содержит не три, а четыре низкомолекулярные субъединицы, одна из которых была идентифицирована как Тоm7 [ Jansch L. et al., 1998 ].
Поскольку, как было показано в работе [ Kunkele K.P. et al., 1998 ], ТОМ-комплекс может присутствовать также в виде дублетных и синглетных (очень редко) кольцевых структур, можно предположить, что в случае ТОМ-комплекса митохондрий картофеля уменьшение массы обусловлено димеризацией, а не тримеризацией GIP. Возможно, присутствие/отсутствие Тоm22 в комплексе может влиять на процесс тримеризации/димеризации GIP [ Kunkele K.P. et al., 1998 , Rapaport D. et al., 1998 ].
