Witam
Mam pytanie: w jaki sposób udaje się białkom syntezowanym na rybosomach cytozolowych trafić do mitochondrium? Skąd komórka wie, jakie konkretnie białko ma dostarczyć do mitochondrium, spośród setek tysięcy czy milionów obecnych w cytoplazmie?
Jak wiadomo mitochondria zawierają własne genomy i wytwarzają kilka własnych białek, jednak większość ich białek jest kodowana przez geny jądrowe i importowana z cytozolu. Białka te mają zazwyczaj przy swym końcu N (aminokwasowym) sekwencję sygnałową, która umożliwia im wejście do mitochondrium. Białka są przeprowadzane równocześnie po­przez obie błony, wewnętrzną i zewnętrzną, w miejscach wyspecjalizowa­nych, w których obie błony są w ścisłym kontakcie ze sobą.
Schemat transportu białek do mitochondrium:
www.google(*)IDIDg&ved=0CEIQ9QEwAg&dur=2496
Oto filmik, który rzekomo ma wyjaśniać ten problem:
www.youtube.com/watch?v=LfDYGanMi6Q
Ten filmik nie wyjaśnia, skąd komórka czerpie informacje o tym:
1. Jakie białka cytozolowe należy ze sobą połączyć( MECHANIZM SELEKCJI), czyli w naszym przypadku białko hsp i potencjalne białko mitochondrialne?
2. Kiedy ma dokonać tego połączenia, czyli stworzenia specyficznego kompleksu?
3. W jakim kierunku ten kompleks ma być transportowany, aby dotrzeć do mitochondrium?
W dostępnej mi literaturze np. w artykule www.mitoph(*)_Hand__2_Becker_et_al_2009.pdf nie ma na to odpowiedzi.

>W roku 1996 opublikowano pierwszy przypadek transportu białka to mitochondrium bez udziału charakterystycznej N-końcowej odcinanej sekwencji. Zlokalizowana została określona sekwencja odpowiadająca za kierowanie tego białka do mitochondrium (Internal targeting signal of the BCS1 protein: a novel mechanism of import into mitochondria)
>Określone sekwencje wewnętrzne zidentyfikowano również u liaz hemowych
>Podobnych publikacji jest nie tak mało.

Nie wiem, ile jest publikacji, ale liczba białek, o których wiadomo, że są transportowane do mit. za pomocą wewnętrznej sek. syg. jest znikomo mała ( kilka?), czyli są to pojedyncze przypadki. Artykuł z Nature z 2010 r www.sfb746(*)2012/Pfanner/schmidt_2010.pdf, czyli kilkanaście lat po odkryciu pierwszej wew. sek. syg. nie przedstawia żadnych nowych sekwencji. Poza tym tym wciąż nie znamy wew. sekwencji kanonicznej, jak to ma miejsce w przypadku N-sekwencji. Trudno dyskutować zatem o mechaniźmie, mając do dyspozycji symboliczną ilość danych. Zgadzam się, że nie istnieje jeden mechanizm transportu do mit. np. transport m-RNA do mit, ale mechanizmie nic mi nie wiadomo. Dyskutujemy zatem tylko o tym, co wiemy, a przynajmniej co naukowcy postulują, jako mechanizm transportu do mit., czyli udział Hsp70/90 i sek. syg.

>To oznacza tylko tyle, że póki co nie da się bioinformatycznie przewidzieć istnienia wewnętrznych sekwencji kierujących do mitochondrium. Nie koniecznie musi być jedna sekwencja konsensusowa.

Nie da się przewidzieć, bo trudno na podstawie kilku przypadków zbudować jakichś sensowny algorytm, gdyż:
Cytat:
www.pnas.org/content/96/21/11752.long
>Program TargetP przewiduje tylko sekwencje N-końcowe. Wiedząc, że istnieją też wewnętrzne sekwecje kierujące

Wiemy, że istnieje tylko kilka udokumentowanych wew.sek.kierujacych i nie dokonywałbym ekstrapolacji o powszechności ich istnienia. Na razie to margines wobec ponad 1000 białek mitochondrialnych.
>dziwisz się, że TargetP nie identyfikuje sekwencji tranzytowych N-końcowych u części białek mitochondrialnych?

Nie dziwię się, że nie identyfikuje, bo ich tam nie ma wg stworzonego algorytmu o wysokiej przewidywalności ich lokalizacji. Mnie zastanawia mechanizm transportu przynajmniej 350 białek nie posiadających N- końcowej sek.syg. Kilka przypadków wew.sek.syg. bynajmniej nie wyjaśnia tego wobec skali problemu i braku sek. kanonicznej. Jeśli są różne, to trzeba najpierw wiele ich zweryfikować i określić precyzyjnie rolę oraz mechanizmy transportu np. jakie receptory, białka transportujące, sposób integracji procesu. Przy kilku przypadkach nie stworzy się sensownego modelu, a tym bardziej nie można dokonywać na tej podstawie ekstrapolacji.
>Twoje pytanie z poprzedniego postu: Wniosek: są białka, które nie mają transit peptide, a mimo to znajdują się w mitochondrium.

>"Jak one tam trafiają?" Posiadają nieklasyczną sekwencję wewnętrzną.

Wiemy, że istnieje kilka o niskiej homologi wew.sek.syg., ale to nie jest wyjaśnienie mechanizmu transportu przynajmniej 350 białek, o których nie wiemy, czy posiadają wew. sek. syg. Może być tak, że posiadają wiele różnych sek. syg. ( N-końcowych i wew.), ale to tylko komplikuje sprawę, a nie ją wyjaśnia.

>W pewnej pracy pokazano, jak in vitro białka HSP70/HSP90 wiążą rozwinięte białko mitochndrialne, jak zapobiegają zwinięciu tego białka w swojej obecności i "dostarczają" białko do wyizolowanych mitochondriów poprzez wiązanie się z receptorami na powierzchni tych organelli(Binding to Chaperones Allows Import of a Purified Mitochondrial Precursor into Mitochondria).

Badania in vitro są dla mnie mało przekonywujące. To, że in vitro jakieś białko trafia do mit., nie musi oznaczać, że tak jest in vivo. Na podstawie 1 przypadku w sztucznych warunkach nie ma co budować modelu. Prawdę mówiąc, nie wiem, co za białko brało udział w tym eksperymencie, ale chyba to nie było typowe białko mit. Doświadczenie in vitro nie uwzględnia molecular crowding, czyli olbrzymiej liczby potencjalnych niespecyficznych, często szkodliwych interakcji oraz zagęszczenia makromolekuł. Ciekawsze by było, gdyby przebadano in vitro dużą liczbę różnych białek mit, również tych bez sek.syg. oraz dla porównania białka, które nie rezydują w mit., ale o których wiadomo, że wchodzą w interakcję w Hsp90. Zresztą w tej pracy napisano:
Cytat:

>W świetnej publikacji w Cell, autorzy pokazali mechanizm "dostarczania" białek mitochondrialnych przy pomocy HSP70/HSP80 w komórkach, obejmujący: wiązanie rozwiniętych białek mitochondrialnych przez HSP, kierowanie kompleksu HSP-białko mitochondrialne do zewnętrznej błony mitochondrialnej poprzez specyficzne wiązanie się HSP do określonych receptorów, uwolnienie białka mitochondrialnego z kompleksu, po czym białko to wiąże się z receptorem mitochondrialnym i ulega translokacji

To, że pokazali mechanizm, to nie znaczy, że wyjaśnili problemy, które tu przedstawiłem. Artykuł www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12526792 pokazuje, że hsp70/90 mają receptor w błonie mit. Tom70. BioGrid to potwierdza. To jednak nie dowodzi, że Hsp70/90 są transporterami białek do mit, a tylko tego mają tam receptor. Zresztą Tom70 wchodzi w interakcje z wieloma białkami i Hsp70/90 nie jest wyjątkiem ( u drożdży wiadomo, że aż u 160 białek!)
thebiogrid.org/35706
Czy tamte też biorą udział w transporcie, a jeśli tak, to proszę o dowody i wyjaśnienie mechanizmu transportu?
Jeśli Hsp70/90 się wiąże z receptorem, to czy tak samo skutecznie się wiąże połączony z białkiem mitochondrialnymi? To przecież jest już inny kompleks, choćby pod względem przestrzennym. Z iloma się tak wiąże Hsp70/90, bo baza Biogrid nie daje im zbyt wiele białek mit? Model to nie rzeczywistość, in vitro to nie in vivo, opis to nie wyjaśnienie. Białko Hsp70/90 nie jest receptorem, nie wiąże się specyficznie do określonego białka, ale ma dużo potencjalnych białek, z którymi może wchodzić lub wchodzi w interakcję ,a mimo to nie są one transportowane do mit. Tego ten model nie wyjaśnia, jak i nie wyjaśnia transportu białek bez N-sek. syg., bo udowodniona ilość wew.sek.syg. jest zaniedbywalnie mała, aby uogólniać i tworzyć spójny mechanizm.

>Co najwyżej takich oddziaływań nie ma tam wpisanych. Poza tym, niekoniecznie HSP musi być uniwersalnym białkiem transportowym.

Na razie nie udowodniono, że Hsp jest białkiem transportującym, ale, że posiada receptor w mit. Z tego, co przeczytałem tutaj , to jedynie ma udowodnioną, u drożdży rolę jako chaperon:
Cytat:

Jeśli Hsp70/90 nie jest jedynym, to jakie są inne, jakie mają receptory i jaki jest mechanizm transportu, nie hipotetyczny, ale udowodniony?

>Stawiałbym na to, że się z niemal każdym wiążą.
To tylko Twoje przypuszczenie, czy posiadasz jakieś dowody naukowe?

>Lecz jedynie w kompleksie z HSP mogą trafić w pobliże receptorów mitochondrialnych.

Tylko jeśli Hsp wiąże się z niemal każdym białkiem, a z tego co wiemy, to rzeczywiście z wieloma( ponad 1000) to pojawia się problem selekcji tego " właściwego" czyli, aby tylko mitochondrialne zostały przetransportowane do błony mit za pomocą kompleksu Tom70 lub innego. Kompleks Hsp-białko "sprawdza" każde, czy pasuje do receptora i pozwala się związać tylko mit.? To by było czasochłonne. Poza tym, skąd taki kompleks wie, gdzie ma się przemieszczać, czyli co go o tym informuje? Swoją drogą: istnieje receptor dla Hsp70/90, ale czy udowodniono istnienie receptora dla białek mitochondrialnych. To, że posiadają N- sek.syg. nie oznacza, że istnieje receptor dla nich, tym bardziej, że wchodzą do mit. białka jego pozbawione
>Wiązanie z chaperonami jest odwracalne, więc co za różnica.

Jak dokonać selekcji tego właściwego, skoro w cytoplazmie jest miliony białek różnych rodzajów?

>Ale one nie mają sekwencji kierującej, wiążących się z receptorami mitochondrialnymi. Dlatego nie ulegają translokacji do mitochondrium.

Tylko, że receptor jest dla Hsp70/90, a czy dla każdego białka mit.? Nie mają N-sek.syg. a jednak wchodzą do mit, a inne sek. to na razie pojedyńcze przypadki. Zresztą to oznacza, ze sek.syg. jest mocno zdegenerowana, i potencjalnie wiele białek, nawet tych niemitochondrialnych mogłoby wejść, a jednak nie ma to miejsca.

>Są też na ten temat publikacje, ale równie dobrze białko mitochondrialne może pozostać niezwinięte od czasu translacji.

Czy są jakieś dowody i jak wielu białek one dotyczą? Białko Hsp 70/90 pomaga się zwijać, więc jak białko mit. może po translacji być niezwiniete?

>To należałoby zweryfikować eksperymetalnie. Np. sprawdzając ile białek ulega transportowi do mitochondrium w obecności inhibitorów aktywności ATPazowej HSP90 i HSP70. Nie wiem, czy jest publikacja o badaniu szerokiego zakresu białek mitochondrialnych.

Szkoda, że tego nie wiemy?

>W świetnej publikacji w Cell, autorzy pokazali mechanizm "dostarczania" białek mitochondrialnych przy pomocy HSP70/HSP80 w komórkach, obejmujący: wiązanie rozwiniętych białek mitochondrialnych przez HSP, kierowanie kompleksu HSP-białko mitochondrialne do zewnętrznej błony mitochondrialnej poprzez specyficzne wiązanie się HSP do określonych receptorów, uwolnienie białka mitochondrialnego z kompleksu, po czym białko to wiąże się z receptorem mitochondrialnym i ulega translokacji

To, że pokazali mechanizm, to nie znaczy, że wyjaśnili problemy, które tu przedstawiłem. Artykuł www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12526792 pokazuje, że hsp70/90 mają receptor w błonie mit. Tom70. BioGrid to potwierdza. To jednak nie dowodzi, że Hsp70/90 są transporterami białek do mit, a tylko tego mają tam receptor. Zresztą Tom70 wchodzi w interakcje z wieloma białkami i Hsp70/90 nie jest wyjątkiem ( u drożdży wiadomo, że aż u 160 białek!)
thebiogrid.org/35706
Czy tamte też biorą udział w transporcie, a jeśli tak, to proszę o dowody i wyjaśnienie mechanizmu transportu?
Jeśli Hsp70/90 się wiąże z receptorem, to czy tak samo skutecznie się wiąże połączony z białkiem mitochondrialnymi? To przecież jest już inny kompleks, choćby pod względem przestrzennym. Z iloma się tak wiąże Hsp70/90, bo baza Biogrid nie daje im zbyt wiele białek mit? Model to nie rzeczywistość, in vitro to nie in vivo, opis to nie wyjaśnienie. Białko Hsp70/90 nie jest receptorem, nie wiąże się specyficznie do określonego białka, ale ma dużo potencjalnych białek, z którymi może wchodzić lub wchodzi w interakcję ,a mimo to nie są one transportowane do mit. Tego ten model nie wyjaśnia, jak i nie wyjaśnia transportu białek bez N-sek. syg., bo udowodniona ilość wew.sek.syg. jest zaniedbywalnie mała, aby uogólniać i tworzyć spójny mechanizm.

>Co najwyżej takich oddziaływań nie ma tam wpisanych. Poza tym, niekoniecznie HSP musi być uniwersalnym białkiem transportowym.

Na razie nie udowodniono, że Hsp jest białkiem transportującym, ale, że posiada receptor w mit. Z tego, co przeczytałem tutaj , to jedynie ma udowodnioną, u drożdży rolę jako chaperon:
Cytat:

Jeśli Hsp70/90 nie jest jedynym, to jakie są inne, jakie mają receptory i jaki jest mechanizm transportu, nie hipotetyczny, ale udowodniony?

>Stawiałbym na to, że się z niemal każdym wiążą.
To tylko Twoje przypuszczenie, czy posiadasz jakieś dowody naukowe?

>Lecz jedynie w kompleksie z HSP mogą trafić w pobliże receptorów mitochondrialnych.

Tylko jeśli Hsp wiąże się z niemal każdym białkiem, a z tego co wiemy, to rzeczywiście z wieloma( ponad 1000) to pojawia się problem selekcji tego " właściwego" czyli, aby tylko mitochondrialne zostały przetransportowane do błony mit za pomocą kompleksu Tom70 lub innego. Kompleks Hsp-białko "sprawdza" każde, czy pasuje do receptora i pozwala się związać tylko mit.? To by było czasochłonne. Poza tym, skąd taki kompleks wie, gdzie ma się przemieszczać, czyli co go o tym informuje? Swoją drogą: istnieje receptor dla Hsp70/90, ale czy udowodniono istnienie receptora dla białek mitochondrialnych. To, że posiadają N- sek.syg. nie oznacza, że istnieje receptor dla nich, tym bardziej, że wchodzą do mit. białka jego pozbawione
>Wiązanie z chaperonami jest odwracalne, więc co za różnica.

Jak dokonać selekcji tego właściwego, skoro w cytoplazmie jest miliony białek różnych rodzajów?

>Ale one nie mają sekwencji kierującej, wiążących się z receptorami mitochondrialnymi. Dlatego nie ulegają translokacji do mitochondrium.

Tylko, że receptor jest dla Hsp70/90, a czy dla każdego białka mit.? Nie mają N-sek.syg. a jednak wchodzą do mit, a inne sek. to na razie pojedyńcze przypadki. Zresztą to oznacza, ze sek.syg. jest mocno zdegenerowana, i potencjalnie wiele białek, nawet tych niemitochondrialnych mogłoby wejść, a jednak nie ma to miejsca.

>Są też na ten temat publikacje, ale równie dobrze białko mitochondrialne może pozostać niezwinięte od czasu translacji.

Czy są jakieś dowody i jak wielu białek one dotyczą? Białko Hsp 70/90 pomaga się zwijać, więc jak białko mit. może po translacji być niezwiniete?

>To należałoby zweryfikować eksperymetalnie. Np. sprawdzając ile białek ulega transportowi do mitochondrium w obecności inhibitorów aktywności ATPazowej HSP90 i HSP70. Nie wiem, czy jest publikacja o badaniu szerokiego zakresu białek mitochondrialnych.

Szkoda, że tego nie wiemy?