蛋白质解折叠进入线粒体

线粒体含有1 000～1 500种蛋白质，其中98%以上由细胞核内的基因编码，并由细胞质运输到线粒体。这些蛋白质大部分被运输到线粒体基质中，少数进入线粒体内外膜之间的空间并插入内外膜。核编码蛋白质进入线粒体需要一种叫作分子伴侣（molecular chaperone）的蛋白质的帮助（图7-3）。输入线粒体的蛋白质，在其N端均有一段基质导入序列（matrixtargeting sequence，MTS），线粒体外膜和内膜上的受体可识别并结合不同的MTS。MTS富含精氨酸、赖氨酸、丝氨酸和苏氨酸，很少含有天冬氨酸和谷氨酸，并包含所有介导在细胞质中合成的前体蛋白输入线粒体基质的信号。

当线粒体蛋白可溶性前体（soluble precursor of mitochondrial protein）在核糖体内形成以后，少数前体蛋白与一种称为新生多肽相关复合物（nascent-associated complex，NAC）的分子伴侣蛋白质相互作用。NAC的确切作用尚不清楚，但它确实提高了蛋白质运输的准确性。大多数前体蛋白与一种称为热休克蛋白70（heat shock protein 70，hsP70）的分子伴侣结合，它能阻止前体形成不可破坏的构象，也能阻止前体作为松散的前体聚集在一起。虽然hsP70的这种作用对于细胞质蛋白不是必需的，但对于蛋白质进入线粒体是必需的，因为紧密折叠的蛋白质根本无法穿过线粒体膜。

前体蛋白一旦和受体结合，就要和线粒体外膜及内膜上的膜通道发生作用才可进入线粒体。蛋白质通过跨膜运输到线粒体基质后，必须恢复到自然构象才能发挥功能。蛋白质穿过线粒体膜后，大多数蛋白质的MTS被基质作用蛋白酶去除。蛋白质水解的确切时间尚不清楚，但这个反应很可能是一个早期事件。蛋白质分子需要重新折叠，大多数情况下，多肽链进入线粒体的最终折叠需要另一组分子伴侣的协助，如hsP60、hsP10。经过上述过程后，线粒体蛋白顺利进入线粒体基质，形成自然构象，发挥生物学功能。核编码的线粒体蛋白除了向线粒体基质转运，还要向线粒体的膜间隙、内膜和外膜转运。核编码的线粒体蛋白质除了具有MTS，一般还具有第二类信号序列，它们通过与进入线粒体基质类似的机制进入线粒体的其他部位。(https://www.daowen.com)

图7-3　线粒体蛋白跨膜转运过程示意图