Das Disulfidbrücken-Transfer-System der Mitochondrien

Nahezu alle mitochondrialen Proteine sind im Zellkern kodiert und
werden im Zytosol synthetisiert. Die Komplexe, die den Import von
Außenmembran-, Innenmembran- und Matrixproteinen katalysieren, sind
relativ gut untersucht. Der Import von Proteinen des
mitochondrialen Intermembranraums ist dagegen weniger gut
verstanden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Importmechanismus für
lösliche Intermembranraumproteine untersucht, die durch
konservierte Cysteinmotive charakterisiert sind. Nach Mia40 konnte
Erv1 als zweite Komponente dieses Importweges identifiziert werden.
Mia40 interagiert mit neu importierten Intermembranraumproteinen
mit konservierten Cysteinmotiven über Disulfidbrücken. Die
Ausbildung dieser Disulfidbrücken ist essentiell für den Import der
Proteine. Erv1 interagiert direkt mit Mia40 und erhält es im
oxidierten, aktiven Zustand. Nur Oxidiertes Mia40 wirkt als
Importrezeptor, der ein gemischtes Disulfid mit neu importierten
Proteinen bildet. Durch Isomerisierung überträgt Mia40 seine
Disulfidbrücke schließlich auf das Substratprotein, was zur
Reduktion von Mia40 und zur stabilen Faltung des Substratproteins
führt. Um importkompetentes Mia40 zu regenerieren, muss die
Oxidation von Mia40 durch Erv1 erfolgen. Da in früheren Arbeiten
reduziertes Tim13 in vivo nachgewiesen wurde, wurde in dieser
Arbeit untersucht, ob sich möglicherweise ein Reduktionsschritt an
den Mia40-Erv1-abhängigen Importprozess anschließt. Das
Intermembranraumprotein Hot13 wurde zuvor als Assemblierungsfaktor
für die kleinen Tim-Proteine beschrieben. Im Rahmen dieser Arbeit
konnte aber keine Reduktaseaktivität von Hot13 nachgewiesen werden.
Hot13 ist allerdings in der Lage, die Oxidation von Mia40
wahrscheinlich durch die Bindung von Zink zu unterstützen. Die
Oxidation des metallfreien Mia40 wird so vereinfacht. Auf der Suche
nach einer Reduktase im mitochondrialen Intermembranraum wurden
zwei neuartige Glutaredoxine identifiziert, Grx6 und Grx7. Grx6 und
Grx7 wurden allerdings im cis-Golgi-Apparat lokalisiert und konnten
somit für den Importprozess in Mitochondrien ausgeschlossen werden.
Dennoch sind sie aufgrund der Lokalisation im sekretorischen
Transportweg von besonderem Interesse und ihre
Glutaredoxinaktivität konnte in vitro nachgewiesen werden.