线粒体蛋白质的转运马军，孙飞中国科学院生物物理研究所，生物大分子国家重点实验室，北京100101收稿日期：2010-08-23；接受日期：2010-08-25基金项目：国家重点基础研究发展规划资助项目(“973”计划)(2006CB806506，2006CB911001)，国家自然科学基金(30721003，30970569)通讯作者：孙飞，电话/传真：(010)64888582，E-mail：feisun@ibp.ac.cn摘要：线粒体含有约1000种蛋白质袁其中99%由细胞核DNA编码袁在细胞质核糖体上合成后被分别转运至线粒体的内膜或外膜上尧基质或膜间隙中遥由众多分子机器组成的线粒体蛋白质转运系统参与了该生物学过程的执行遥线粒体DNA编码的13种蛋白质也由该系统转运至线粒体内膜遥本文就线粒体蛋白质转运系统中线粒体前体蛋白质的定位分选信号尧转运复合物和转运途径作简要介绍遥关键词：蛋白质转运曰前导序列曰TOM复合物曰TIM23复合物曰TIM22复合物中图分类号：Q2440引言线粒体在细胞的生命活动中占据着重要的位置，不仅是细胞的能量工厂，还参与细胞代谢的调节、细胞周期的调控、细胞发育、抗病毒和细胞凋亡等重要的生命活动[1]。这些功能由线粒体中约1000种蛋白质来执行，其中99%的蛋白质由细胞核DNA编码，在细胞质核糖体上合成后被运输至线粒体的不同部位。线粒体拥有一套非常复杂而又精细的蛋白质转运系统来介导线粒体前体蛋白质的转运。这套复杂精细的蛋白质转运系统涉及了前体蛋白中的各种不同定位分选信号、多种执行定位分选的转运复合物、ATP消耗、内膜膜电位和氧化还原势以及分子伴侣等多种因子。在这些因子的协同作用下，蛋白质通过多种不同的转运途径被运输至线粒体中的不同部位。线粒体DNA编码的蛋白质也通过该转运系统被运输至线粒体内膜上渊图1冤。本文拟就线粒体前体蛋白所携带的各种不同定位分选信号、前体蛋白向线粒体基质、内膜、膜间隙和外膜转运所涉及的转运复合物，以及各种可能的转运途径进行简要的介绍。1线粒体前体蛋白定位分选信号线粒体前体蛋白定位分选信号大致可以分为两类：可剪切的前导序列和非剪切的多种整合定位信号渊图2冤。可剪切的前导序列是线粒体蛋白质最典型的定位信号，介导绝大多数蛋白向线粒体基质的转运；非剪切整合定位信号的形式更加多样化。各种不同形式的定880-893880-893生物物理学报2010年10月第26卷第10期:ACTABIOPHYSICASINICA2010Vol.26No.10:www.cjb.org.cn综述/MiniReview880www.cjb.org.cn｜ACTABIOPHYSICASINICA马军等：线粒体蛋白质的转运综述/MiniReview图1线粒体蛋白质转运途径概览1：导肽运输途径；2：转运体运输途径；3：停止-转移运输途径；4：保守型运输途径；5：线粒体DNA编码蛋白质向内膜的运输；6：二元导肽运输途径；7：折叠诱捕运输途径；8：亲和结合运输途径；9：茁桶状蛋白运输途径；10：琢螺旋蛋白运输途径Fig.1Overviewofthepathwaysofproteinstranslocationintomitochondrial1:Presequencepathway;2:Metabolitecarrierpathway;3:Stoptransferpathway;4:Conservativesortingpathway;5:MitochondrialDNAencodedproteintranslocationpathway;6:Bipartitepresequencespathway;7:Foldingtrapspathway;8:Affinitysitespathway;9:茁-barrelproteintranslocationpathway;10:琢-helicalproteintranslocationpathway细胞质基质线粒体外膜线粒体膜间隙线粒体内膜线粒体基质辅因子亲和结合位点134567810小Tim复合物2944229953678SAMTOMTIM22TIM23TIM23OXAPAMMPPMIA位分选信号反映了蛋白质向线粒体运输的多样性[2~5]。图2线粒体前体蛋白的定位分选信号[2]线粒体前体蛋白定位分选信号主要分为可剪切和非剪切两种。(A)可剪切的前导序列及其变化形式；(B)非剪切的多种整合定位信号。在信号序列的引导下，前体蛋白通过不同的分子机器被转运至目的地Fig.2Targetingandsortingsignalsofmitochondrialprecursorproteins[2]Mitochondrialprecursorproteinscontaincleavableornoncleavabletargetingsignals.(A)Presequencesandvariations.(B)Multiplenoncleavableinternalsignals.Thesignalsdirecttheprecursorproteinstotheirdestinationsbydifferentmolecularmachines(A)可剪切的前导序列及其变...
