Ученые открыли новые принципы импорта белков в митохондрии

Графическая аннотация. Автор: Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.07.021

Ученые из Калифорнийского технологического института обнаружили новые детали процесса доставки митохондриальных белков из рибосом в цитозоле к митохондриям. Оказалось, что этот процесс в значительной степени определяется особенностями сворачивания белков.

Десятилетиями в биохимии доминировала модель, согласно которой белки импортируются в митохондрии только после полного завершения синтеза. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Cell, показывает, что до 20% митохондриальных белков могут импортироваться ко-трансляционно — то есть попадать в митохондрии еще во время синтеза на рибосомах.

«Оказалось, что локализация белков в митохондрии включает многоуровневый сложный путь, основанный на биофизических принципах сворачивания белков», — говорит профессор химии Шу-оу Шань.

Исследователи выяснили, что система ко-трансляционного импорта в первую очередь обслуживает крупные белки со сложной пространственной структурой. Такие белки богаты остатками аминокислот, которые, будучи удаленными в линейной последовательности, должны связываться друг с другом для правильного трехмерного сворачивания.

Команда обнаружила, что почти все такие белки несут митохондриальную таргетинг-последовательность — сигнал, направляющий белки к митохондриям. Однако этого недостаточно для ко-трансляционной доставки. Система ждет второго молекулярного сигнала — появления первого крупного белкового домена, выходящего из рибосомы.

«Это как иметь посадочный талон, запертый в чемодане. Targeting-последовательность — это посадочный талон, но чтобы получить к нему доступ, нужен код для открытия чемодана. В данном случае крупный домен и есть этот код», — объясняет ведущий автор исследования Цзыкунь Чжу.

Ученые смогли пересадить примеры таких крупных белковых доменов к другим митохондриальным белкам, которые обычно импортируются после трансляции, и показали, что домены действительно служат переносимыми сигналами, способными перенаправлять белки для импорта во время трансляции.

Открытие не только помогает понять, почему клетки развили такой сложный путь нацеливания для митохондриальных белков, но и открывает дверь для потенциальных терапевтических применений.

Больше информации: Zikun Zhu et al, Principles of cotranslational mitochondrial protein import, Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.07.021