Die molekularen Determinanten des mitochondrialen Transports
Der Mitochondrien-Transport innerhalb der Zelle wird für die räumlich-zeitliche Bereitstellung von ATP reguliert, um die Zellenfunktion mit Energie zu versorgen. Dies geschieht unter Verwendung von Motorproteinen und Adaptern, die auf der äußeren mitochondrialen Membran anzutreffen sind. In Metazoanen bildet die äußere mitochondriale Membran GTPase Miro Komplexe mit Dynein- und Kinesinproteinen von Mikrotubuli und deren TRAK-Adaptoren, um die mitochondriale Verteilung zu regulieren. In ähnlicher Weise ist Miro in niedrigeren Eukaryonten wichtig für eine ordnungsgemäße mitochondriale Vererbung und Lebensfähigkeit. Obwohl die biochemischen Wechselwirkungen von Miro-Proteinen mit anderen Transportmolekülen und mitochondrialen Maschinen gut erforscht sind, ist wenig über die Verteilung von Miro-Proteinen und deren Wechselwirkungen mit anderen wichtigen mitochondrialen Komplexen bekannt. Um diese Lücke zu schließen, untersuchte das EU-finanzierte Projekt MITOTRAFFICBYMIRO (Differential role of atypical Rho GTPases Miro-1 and Miro-2 for controlling mitochondrial dynamics and transport) die Interaktion von Miro-Proteinen mit anderen wichtigen Organellen und die molekularen Mechanismen im Zusammenhang mit der der mitochondrialen Verteilungsregulierung. Die Forscher identifizierten neue Miro-interagierende Partner, einschließlich Komponenten des mitochondrialen inneren Membran-Organisationssystems. Sie entdeckten auch, dass endogenes Miro-Protein als Dimere vorliegen kann. Unter Verwendung von stochastischer optischer Rekonstruktionsmikroskopie und strukturierter Beleuchtungsmikroskopie beobachteten sie, dass Miro-Homodimere und Heterodimere Nanocluster auf der äußeren mitochondrialen Membran bilden. Die physikalische Wechselwirkung zwischen Mitochondrien und dem endoplasmatischen Retikulum (ER) wurde durch Miro-Proteine vermittelt. Insbesondere unterbrechen Miro-Nanocluster, die an ER-Tubuli ausgerichtet sind, und deren Verlust den Kontakt und den Kalzium-Transfer zwischen den beiden Organellen. Darüber hinaus interagierten Miro-Proteine mit dem Schizophrenie-assoziierten Protein DISC1 und wirkten sich auf die Berührungsfläche zwischen ER und Mitochondrien aus und unterstreichen ihre Rolle bei der Kommunikation zwischen den beiden Organellen. Zusammengefasst enthüllte die MITOTRAFFICBYMIRO-Studie die nanoskalige Organisation von Miro-Proteinen in Mitochondrien und lieferte einen mechanistischen Einblick in ihre Rolle bei der mitochondrialen Funktion. Wichtig ist der Fortschritt, den die Erkenntnisse für unser derzeitiges Verständnis darüber liefern, wie der mitochondriale Transport verschiedene zelluläre Funktionen steuert und wie seine Störung zu Krankheiten führen kann.
Schlüsselbegriffe
Mitochondrien, Miro, MITOTRAFFICBYMIRO, endoplasmatisches Retikulum, DISC1