Biogenese der Innenmembran von Mitochondrien

Ein essenzieller Schritt in der Biogenese der Mitochondrien ist der
Import von Vorstufenproteinen aus dem Zytosol in die
mitochondrialen Subkompartimente. Viele Proteine inserieren hierbei
von der Matrixseite aus in die Innenmembran. Das
Innenmembranprotein Oxa1 spielt dabei eine sehr wichtige Rolle. Im
Rahmen dieser Arbeit wurde Mba1 als eine weitere mitochondriale
Komponente identifiziert, welche für die effiziente
Proteininsertion benötigt wird. Wie Oxa1 interagiert auch Mba1
spezifisch sowohl mit mitochondrialen Translationsprodukten, als
auch mit konservativ sortierten kernkodierten Proteinen während
ihrer Insertion in die Innenmembran. Obwohl Oxa1 und Mba1 in ihrer
Funktion und Substratspezifität überlappen, können beide unabhängig
von einander agieren. Somit ist Mba1 Teil der mitochondrialen
Proteinexportmaschinerie und die erste identifizierte Komponente
eines Oxa1-unabhängigen Insertionsweges in die mitochondriale
Innenmembran. Des Weiteren wurde das Protein Oxa1 in Bezug auf
Architektur und Funktionsweise näher untersucht. Hierzu wurde das
Oxa1-Protein aus N. crassa Mitochondrien isoliert und
charakterisiert. Das Protein bildet einen homooligomeren Komplex,
welcher in Dodecylmaltosid eine Größe von 200-300 kDa zeigt. Der
gereinigte Komplex lässt sich in künstliche Lipidvesikel
rekonstituieren und ist in der Lage die Modellproteine ATPase8 und
Oxa143-200 zu inserieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde somit zum
ersten Male gezeigt, dass Oxa1 alleine in der Lage ist, Proteine in
Membranen zu inserieren. Das gereinigte Oxa1-Protein zeigt in
elektrophysiologischen Messungen kanalbildende Aktivitäten. Die
Kanalcharakteristika von Oxa1 unterscheiden sich abhängig von der
Stimulation. Wird die Leitfähigkeit durch eine hohe Spannung (U
> 70 mV) angeregt, erhält man ein Strommuster, welches ein sehr
schnelles „Flackern“ zeigt. Werden hingegen isolierte
mitochondriale Ribosomen bei niedriger Spannung (U = 20 mV)
zugesetzt, zeigen sich langsam schaltende Poren. Somit scheint Oxa1
in zwei unterschiedlichen Modi zu arbeiten, je nachdem ob es
posttranslational kernkodierte Proteine oder kotranslational
mitochondrial kodierte Proteine in die Membran inseriert.