线粒体是细胞的“动力工厂”，而其中呼吸链复合物起着重要作用，只是一直以来人们都不知道这些复合物是如何生成的。现在，德国哥廷根的科学家研究表明，新发现的蛋白复合物“MITRAC”是实现这一过程的关键。相关成果发表在12月21日的《细胞》杂志上。
众所周知，线粒体是真核细胞中由双层高度特化的单位膜围成的细胞器。主要功能是通过氧化磷酸化作用合成三磷酸腺苷（ATP），为细胞各种生理活动提供能量，因此有细胞“动力工厂”之称。线粒体进化起源的祖先来自于细菌。在数百万年的过程中他们已经失去了大部分的遗传信息。大多数在这个细胞的“发电厂”内起作用的蛋白质都是从外面被运送到线粒体内的。不过，线粒体也拥有自己的遗传物质。他们能合成一组非常小的13个必需的蛋白质。这些蛋白质是呼吸链复合物的核心蛋白。长期以来，人们一直不了解，线粒体内产生的蛋白质和外面导入的蛋白质是如何被组装在了一起的。
现在，哥廷根大学的彼得·瑞林教授和他的“线粒体膜蛋白复合物生物合成和组装”研究小组，与哥廷根马克斯—普朗克生物物理化学研究所密切合作，对呼吸链膜蛋白复合物是如何被组装的问题进行了深入研究。“了解我们细胞中的动力工厂以及呼吸链生成的过程是我们研究小组的一个中心目标。这是我们进行线粒体疾病研究的基础。”瑞林教授说。
通过研究，瑞林教授和他的研究小组发现：新发现的蛋白复合物“MITRAC”在装配呼吸链复合物IV的过程中起重要作用。输入的蛋白质和在线粒体中生成的蛋白质在这里结合在了一起。与此同时，MITRAC复合物的蛋白质成分规范着线粒体内蛋白质的新合成。这种耦合保护着线粒体，从而生成比他们的需要更多的蛋白质。作为MITRAC复合物的组成部分，科学家可以识别出更多的导致了严重的人类疾病的蛋白质。
该研究小组的工作首次揭示了这些蛋白质在呼吸链的生物合成中的具体功能，确切地说是在复合物IV的合成中。研究结果回答了基础研究中多年来都没能理解的重要问题，从而为理解严重的心脏和神经系统疾病提供了重要的新见解。(生物谷Bioon.com)
DOI:10.1016/j.cell.2012.11.053
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MITRAC Links Mitochondrial Protein Translocation to Respiratory-Chain Assembly and Translational Regulation
David U. Mick, Sven Dennerlein, Heike Wiese, Robert Reinhold, David Pacheu-Grau, Isotta Lorenzi, Florin Sasarman, Woranontee Weraarpachai, Eric A. Shoubridge, Bettina Warscheid, Peter Rehling
Mitochondrial respiratory-chain complexes assemble from subunits of dual genetic origin assisted by specialized assembly factors. Whereas core subunits are translated on mitochondrial ribosomes, others are imported after cytosolic translation. How imported subunits are ushered to assembly intermediates containing mitochondria-encoded subunits is unresolved. Here, we report a comprehensive dissection of early cytochrome c oxidase assembly intermediates containing proteins required for normal mitochondrial translation and reveal assembly factors promoting biogenesis of human respiratory-chain complexes. We find that TIM21, a subunit of the inner-membrane presequence translocase, is also present in the major assembly intermediates containing newly mitochondria-synthesized and imported respiratory-chain subunits, which we term MITRAC complexes. Human TIM21 is dispensable for protein import but required for integration of early-assembling, presequence-containing subunits into respiratory-chain intermediates. We establish an unexpected molecular link between the TIM23 transport machinery and assembly of respiratory-chain complexes that regulate mitochondrial protein synthesis in response to their assembly state.
