Importazione nei mitocondri e biogenesi dei perossisomi

Trasporto citosol-matrice

Il complesso TOM si trova sulla membrana esterna ed è il primo a riconoscere e far passare la proteina nel mitocondrio.
Una volta attraversata la membrana esterna, la proteina arriva a TIM 23, complesso che permette il passaggio dallo spazio intermembrana alla matrice. La traslocazione avviene con la proteina non ripiegata, che viene legata dalle hsp70 citosoliche: la legano all’esterno di Tom, entra non ripiegata e man mano che entra le hsp70 si staccano mediante l’idrolisi dell’ATP.
→ Passato TOM, la proteina deve arrivare a TIM 23, e ciò è aiutato dalle cariche positive: lo spazio intermembrana è ricco di protoni e le cariche positive presenti permettono alla proteina di proseguire verso TIM 23. Una volta arrivata nella matrice la proteina si piega grazie ad una hsp70 mitocondriale, che la tira all’interno usando ATP. A questo punto il segnale è tagliato da una peptidasi e la proteina, grazie alla chaperon hsp60, si ripiega. Tale processo è unidirezionale a causa del dispendio energetico.
Trasporto nella membrana interna, può avvenire per via diretta o indiretta:
Nella via diretta, una volta che la proteina entra in TOM e inizia il passaggio in TIM23, viene letto un secondo segnale idrofobico, che la blocca nel poro impedendole di entrare nella matrice. Questo induce un ripiegamento tale da farla ancorare direttamente alla membrana interna.
Nella via indiretta, invece, la proteina entra interamente nella matrice, dove una peptidasi rimuove il primo segnale e ne espone uno idrofobico secondario. A questo punto interviene OXA, che riconosce il segnale e reinserisce la proteina nella membrana interna.
Un caso particolare è quello dei trasportatori di metaboliti, come quelli per nucleotidi e fosfati. Queste proteine hanno segnali più interni e vengono accompagnate nel mitocondrio da chaperon citosolici, poi inserite nella membrana interna tramite il complesso TIM22, che ne guida il corretto ripiegamento in più domini transmembrana.
Infine, le proteine che devono restare nello spazio intermembrana seguono lo stesso percorso delle proteine destinate alla membrana interna, ma in questo caso vengono tagliate e rilasciate nello spazio prima di essere ancorate.
Le porine, invece, passano in TOM, vengono riconosciute da chaperon nello spazio intermembrana, e poi inserite nella membrana esterna da SAM, assumendo la tipica struttura a β-barile.

Biogenesi dei perossisomi

Dal punto di vista molecolare, tutte le proteine perossisomiali vengono importate nel perossisoma attraverso un meccanismo post-traduzionale. La direzione verso il perossisoma è determinata da specifiche sequenze segnale, che si distinguono tra quelle destinate al lume e quelle destinate alla membrana.
Le sequenze segnale più comuni per le proteine luminali sono:
● il tipo 1 (SKL all’estremità C-terminale)
● il tipo 2 (come NH₂-Ala-His o NH₂-Cys-Arg all’N-terminale).
Per le proteine di membrana, pur non essendo nota una sequenza segnale definita, conosciamo il macchinario necessario al loro inserimento, che include proteine fondamentali come Pex19 e Pex3.