Strukturelle und funktionelle Untersuchung der Proteintranslokase der mitochondrialen Außenmembran

Die Translokase der mitochondrialen Außenmembran TOM-Komplex
erkennt alle in Mitochondrien zu importierenden Proteine und
vermittelt den Transfer in oder über die Membran. Der Mechanismus
der Translokation ist allerdings bisher nur teilweise verstanden.
Strukturelle Informationen über den TOM-Komplex können Fragen nach
den Detailschritten beantworten helfen. Aus dem Schimmelpilz
Neurospora crassa wurde der TOM-Komplex so aufgereinigt, dass
Ausbeute und Reinheit strukturelle Untersuchungen mittels
Proteinkristallographie ermöglichten. Kristalle des TOM-Komplexes
wurden gewonnen und Beugungsexperimente durchgeführt. Die Auflösung
der erhaltenen Kristalle des TOM-Komplexes war nicht ausreichend,
um Aussagen über die Raumgruppe oder den strukturellen Aufbau des
Komplexes treffen zu können. Deshalb wurde das Reinigungsverfahren
weiter optimiert sowie eine Reihe von Mutanten des TOM-Komplexes
untersucht. Bisher konnte jedoch keine Verbesserung der
Beugungsdaten erreicht werden. Zu Beginn dieser Arbeit waren vier
Untereinheiten des TOM-Core-Komplexes von N. crassa bekannt: Tom40,
Tom22, Tom7 und Tom6. Im ansonsten vergleichbar aufgebauten
TOM-Core-Komplex von S. cerevisiae war noch eine weitere Komponente
Tom5 beschrieben worden. Daher wurde im Vorfeld der
Kristallisationsexperimente die Zusammensetzung des N. crassa
TOM-Komplexes massenspektrometrisch analysiert, wobei Tom5 als eine
weitere Tom-Untereinheit in N. crassa identifiziert werden konnte.
Aufgrund von Experimenten mit S. cerevisiae wurde eine Rolle des
Tom5 im Proteinimport in Mitochondrien postuliert. Im Gegensatz
hierzu hatte Tom5 in N. crassa keinen Einfluß auf den
Proteinimport. Auch auf die Assemblierung des TOM-Komplexes und das
Wachstum der Zellen wirkte sich eine Deletion von Tom5 in N. crassa
nicht negativ aus. Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen allerdings
eine solche Funktion auch in Hefe als fraglich erscheinen. Vielmehr
deuten die hier vorgelegten Befunde auf eine strukturelle Funktion
von Tom5 bei der Stabilisierung des TOM-Komplexes hin. Um weitere
neue Komponenten des Import- und Assemblierungsapparates der
mitochondrialen Außenmembran zu finden, wurde eine
massenspektrometrische Analyse der Proteine von isolierten
Außenmembranvesikeln aus N. crassa durchgeführt. Hierbei wurde Mim1
als bisher unbekanntes Außenmembranprotein identifiziert. Mim1
liegt in einem 300 kDa-Komplex vor und es wurde eine essentielle
Funktion von Mim1 bei der Assemblierung des TOM-Komplexes
nachgewiesen.