Mitochondriale Biogenese

6 Literatur Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Lokalisation
und Funktion des Hsp70- Homologen, Ecm10, zu klären. Ecm10 wurde
als drittes Hsp70-Protein neben Ssc1 und Ssq1 in der
mitochondrialen Matrix lokalisiert. Es besteht eine hohe
Sequenzähnlichkeit zwischen Ecm10 und Ssc1, woraus eine ähnliche
Funktionsweise resultiert. Die teilweise Funktionsüberlappung
konnte in ssc1-3 ∆ecm10-Zellen durch einen synthetischen
Wachstumsphänotyp experimentell nachgewiesen werden. Ecm10, das
kein abundantes Protein ist, konnte jedoch selbst nach
Überexpression Ssc1 nicht funktionell ersetzen. Da keine endogenen
Substrate für Ecm10 bekannt sind, wurde die Funktion von Ecm10 im
Vergleich zu Ssc1 in vitro analysiert. Ecm10 kann bei
Überexpression den Proteinimport in die Matrix auch ohne
funktionelles Ssc1 vollständig wiederherstellen. Wie Ssc1 bindet
Ecm10 über eine Wechselwirkung mit Tim44 an die zu translozierende
Polypeptidkette. Weiterhin verfügt es über eine ATPase-Domäne,
deren Aktivität über die Wechselwirkung mit Mge1 reguliert wird. Im
Gegensatz zu Ssc1 scheint Ecm10 jedoch nur über eine verminderte
Faltungsaktivität zu verfügen, wobei nicht geklärt ist, ob diese
durch eine eingeschränkte Wechselwirkung mit dem Cochaperon Mdj1
erklärt werden kann. Welche Rolle die gezeigten Funktionalitäten
unter physiologischen Bedingungen für Ecm10 spielen, bleibt
weiterhin offen. Des Weiteren wurde die Sortierung polytoper
Membranproteine der mitochondrialen Innenmembran untersucht. Dazu
wurde auf zwei bitope Beispielproteine, Mrs2 und Yta10,
zurückgegriffen. Beide verfügen über jeweils eine negativ geladene,
von zwei Transmembrandomänen eingerahmte Intermembranraumdomäne,
die jedoch unterschiedlich groß ist. Es konnte gezeigt werden, dass
beide Proteine dem konservativen Sortierungsweg folgen, in dessen
Verlauf ein lösliches Sortierungsintermediat von der Matrix aus in
die Innenmembran inseriert wird. Dabei ist der Insertions- oder
Exportschritt aus der Matrix im Vergleich zum Import in die Matrix
in höherem Maße abhängig vom Membranpotential über die
Innenmembran. In beiden Fällen erfolgte die Sortierung unabhängig
von den bisher bekannten Insertionsfaktoren Oxa1 und Mba1, was auf
die Existenz weiterer Insertionsfaktoren deuten könnte. Die
Untersuchung der Ladungsverteilung innerhalb der
Intermembranraumdomänen verschiedenster mitochondrialer
Innenmembranproteine ergab eine eindeutige Bevorzugung von sauren
Resten, was auf einen allgemeinen Sortierungsweg für solche
Proteine hindeutet, die aus bakteriellen Vorläufern abgeleitet
wurden.