Complexo mitocondrial revela qualidade

Jun 03, 2023

Nature volume 614, páginas 153–159 (2023) Cite este artigo

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As mitocôndrias têm papéis cruciais na energia celular, metabolismo, sinalização e controle de qualidade1,2,3,4. Eles contêm cerca de 1.000 proteínas diferentes que geralmente se agrupam em complexos e supercomplexos, como complexos respiratórios e translocases pré-proteicas1,3,4,5,6,7. A composição do proteoma mitocondrial foi caracterizada1,3,5,6; no entanto, a organização das proteínas mitocondriais em montagens estáveis ​​e dinâmicas é pouco compreendida para as principais partes do proteoma1,4,7. Aqui relatamos o mapeamento quantitativo de montagens de proteínas mitocondriais usando o perfil de complexoma de alta resolução de mais de 90% do proteoma mitocondrial de levedura, denominado MitCOM. Uma análise do conjunto de dados MitCOM resolve mais de 5.200 picos de proteína com uma média de seis picos por proteína e demonstra uma notável complexidade de montagens de proteínas mitocondriais com aparência distinta para respiração, metabolismo, biogênese, dinâmica, regulação e processos redox. Detectamos interatores do receptor mitocondrial para ribossomos citosólicos, de scaffolds de proibitina e de complexos respiratórios. A identificação de fatores de controle de qualidade operando no portão de entrada da proteína mitocondrial revela caminhos para a ubiquitilação, deubiquitilação e degradação da pré-proteína. Interações entre a peptidil-tRNA hidrolase Pth2 e a porta de entrada levaram à elucidação de uma via constitutiva para a remoção de pré-proteínas. O conjunto de dados MitCOM – que pode ser acessado por meio de um visualizador de perfil interativo – é um recurso abrangente para a identificação, organização e interação de mecanismos e vias mitocondriais.

As mitocôndrias são organelas multifuncionais. Além de seus papéis na fosforilação oxidativa e nas vias metabólicas de aminoácidos, lipídios, heme e aglomerados de ferro-enxofre, eles desempenham funções na sinalização celular, processos redox, controle de qualidade e apoptose1,2,3. A maioria das proteínas mitocondriais são importadas como precursoras do citosol, enquanto cerca de 1% das proteínas são sintetizadas dentro da organela. As mitocôndrias são organelas dinâmicas que freqüentemente se dividem e se fundem e exibem uma estrutura dobrada característica de sua membrana interna. Defeitos nas mitocôndrias podem levar a doenças graves, principalmente do sistema nervoso central, do metabolismo e do sistema cardiovascular2,3.

O complemento proteico da mitocôndria foi determinado em estudos proteômicos sistemáticos3,4,5, com uma cobertura de mais de 90% para o proteoma mitocondrial no organismo modelo levedura de padeiro (Saccharomyces cerevisiae)6. Por outro lado, a organização das proteínas mitocondriais em conjuntos de proteínas, de complexos e supercomplexos estáveis ​​a intermediários de montagem transientes, é apenas parcialmente compreendida. Várias abordagens, como purificação por afinidade, eletroforese nativa, filtração em gel, gradientes de densidade, reticulação e biologia estrutural, têm sido aplicadas para estudar a organização do proteoma mitocondrial1,4,7. Cada uma dessas abordagens forneceu informações importantes sobre complexos mitocondriais selecionados, mas nenhuma produziu uma visão abrangente do grande número esperado de conjuntos de proteínas distintas.

Relatamos um complexoma abrangente de alta resolução de mitocôndrias de levedura e proteínas associadas, com base na eletroforese nativa azul combinada com análise crio-corte e espectrometria de massa (csBN–MS)8,9. Melhoramos sistematicamente o csBN–MS desde a separação de proteínas até a detecção e quantificação avançadas de perfis de proteínas, produzindo alta resolução e cobertura do complexoma mitocondrial (MitCOM)7,9,10. MitCOM abrange mais de 90% do proteoma mitocondrial de alta confiança e fornece uma riqueza de informações sobre montagens de proteínas mitocondriais e sua aparência quantitativa.