Razodetje povezovalnega kompleksa med endoplazemskim retikulumom in mitohondrijem s presejalnim testom sintezne biologije

Uvod

S pomočjo umetnega proteinskega konstrukta, ki lahko funkcijsko nadomesti naravno prisoten protein v celici, lahko zelo natančno določimo sestavo slednjega. V tem primeru je bila na ta način razkrita povezava med mitohondrijem in endoplazemskim retikulumom.

Sodelovanje med organeli

Evkariontske celice so tekom evolucije preko kompartmentalizacije razdelile funkcije na posemezne organele. To je po eni strani zelo učinkovito zaradi prilagojenega kemijskega okolja, vendar je prav tako med temi organeli nujna komunikacija in izmenjava raznovrstnih molekul. Kot primer, fosfolipidi so sintetizirani v endoplazemskem retikulumu, ki se nato razvaža po celici s pomočjo vezikularnega transporta, v katerega pa mitohondrij ni vključen <ref name="prvi"> Kornmann, Benoît et al. “An ER-mitochondria tethering complex revealed by a synthetic biology screen” Science (New York, N.Y.) vol. 325,5939 (2009): 477-81 </ref>.

Študije so pokazale, da transport prej omenjenih fosfolipidov in prav tako kalcijevih ionov med endoplazemskim retikulumom in mitohondrijem poteka na točkah, kjer prihaja do stika med dvema organeloma. Ti »stiki« bi lahko bili ključni za nadzor citosolne in mitohondrijske koncentracije kalcijevih ionov. Z njimi povezujejo tudi proteini IP3 receptor (Ca2+ kanalček), VDAC (mitohondrijski od napetosti odvisen anionski kanalček), šaperona grp75 in σ1R, sortirni protein PACS-2 in mitofuzin Mfn2 <ref name="prvi"> </ref>.

Chimera

V tej raziskavi so uporabljali sev Saccharomyces cerevisiae. Ideja je bila, da bi vzeli mutante tega seva, ki imajo okvarjeno povezavo med organeloma, kar bi povzročilo opazne posledice v celici, vendar bi jih lahko preprečili z uporabo umetnega proteina, ki bi nadomestil njegovo funkcijo. Ustvarili si umetni protein, ki so ga poimenovali ChiMERA – »construct for helping in mitochondria-ER associaton«. Sestavljen je bil iz N-končne mitohondrijske signalne sekvence, transmembranske domene izpeljane iz protein Tom70, centralnega modula iz GFP proteina in C-končnega ER repnega sidra izpeljanega iz Ubc6 <ref name="prvi"> </ref>.

Mitohondrij lahko zavzema sferično obliko podobno fižolu, ali pa celo razvejano tubularno omrežje. V primeru S. cerevisiae je mitohondrij v celicah divjega tipa (wt) razvejan v bližini membrane. Takšna oblika se vzdržuje s pomočjo fizije in fuzije ki se dogaja napribližno vsaki dve minuti <ref name="drugi"> Shaw, Janet M and Jodi Nunnari. “Mitochondrial dynamics and division in budding yeast” Trends in cell biology vol. 12,4 (2002): 178-84 </ref>. V tej raziskavi so sevi z mutiranimi in okvarjenimi geni, ki sodelujejo v povezavi ER-mitohondrij, izgubili takšno obliko.

Konstrukt ChiMERA se je v največji meri lokaliziral na membrano ER in je označil tako periferni kot perinuklearni ER, mitohondrij pa je označil le na mestih kontakta z ER. WT sevi so brez izražanja ChiMERE imeli mitohondrij prej opisane tubularne mreže, izražanje konstrukta pa je dodalo nekaj točkastih struktur na mestih kontakta z ER. S tem so pokazali, da umetni povezovalec izvaja želeno funkcijo. Močnejšo afiniteto konstrukta do ER so razložili z večjo dominanco vezavnega zaporedja za ER v primerjavi z vezavnim zaporedjem za mitohondrij v konstruktu <ref name="prvi"> </ref>.

Identifikacija povezave ER-mitohondrij

Abc

Študije kompleksa ERMES

Abc

Vloge kompleksa ERMES v celici

Abc

Zaključek

Abc

<references/>