Les mitochondries sont considérées comme les centrales électriques des cellules et sont essentielles au métabolisme humain. Le dysfonctionnement de 40 % des protéines mitochondriales est associé à des maladies humaines, c’est pourquoi les mitochondries jouent également un rôle important dans la recherche médicale.
Un processus auparavant inexpliqué dans les mitochondries complexes était la formation de leurs pores cylindriques. Ceux-ci sont situés dans la membrane externe mitochondriale et servent de portail à travers lequel les substances sont échangées entre les mitochondries et l’eau cellulaire.
Des chercheurs de l’Université de Fribourg et de l’Université de Kyoto/Japon ont maintenant pu élucider le mécanisme de guidage par lequel les pores se forment grâce à des expériences structurelles et fonctionnelles. L’étude menée par l’équipe dirigée par le Prof. Dr. Nils Wiedemann et le Prof. Dr. Nikolaus Pfanner de la Faculté de médecine et du cluster d’excellence CIBSS de l’Université de Fribourg et par le Prof. Dr. Toshiya Endo de l’Université de Kyoto Sangyo a été publié dans la revue Nature Biologie structurale et moléculaire.
« Les pores du tonneau sont essentiels à la vie, car ils sont indispensables à l’échange de substances au sein des cellules », explique Wiedemann. « Les comprendre mieux est un élément important pour la recherche cellulaire fondamentale. »
Similitudes avec la structure du tonneau de vin
On savait déjà que les pores cylindriques des mitochondries sont constitués d’une molécule de protéine qui doit être repliée jusqu’à 19 fois à travers la membrane externe à cette fin. Ces soi-disant brins bêta, qui s’étendent sur la membrane externe, sont disposés en cercle comme les bois/barriques longitudinaux utilisés dans la production de vin, de sorte qu’un pore se forme dans la membrane externe mitochondriale. Les protéines bêta-tonneaux sont assemblées par la machinerie de tri et d’assemblage (SAM) dans la membrane externe mitochondriale.
Rôles de Sam50 et Sam37
En purifiant et en élucidant pour la première fois une structure complexe protéique de la machinerie de tri et d’assemblage avec une protéine en barillet bêta lors de la formation du barillet bêta, il a été prouvé que le dernier brin bêta des protéines en barillet bêta est d’abord attaché à Sam50 ( une sous-unité protéique de la machinerie de tri et d’assemblage) dans la membrane externe mitochondriale. Ensuite, les autres brins sont assemblés un à un. Dans ce processus, la partie de la chaîne protéique des protéines en barillet bêta en amont des brins est importante non seulement pour leur fonction mais aussi pour leur assemblage.
En revanche, la sous-unité Sam37 a une saillie qui s’étend dans la membrane externe mitochondriale, autour de laquelle les brins des protéines bêta-baril sont disposés de manière circulaire. Des expériences fonctionnelles dans lesquelles la saillie de Sam37 a été supprimée ont montré que la saillie est essentielle pour la fermeture de l’anneau des protéines bêta-tonneau. « Cela nous a permis d’attribuer à la sous-unité Sam37 une fonction de fabricant de tonneaux/tonneaux pour la formation des protéines vitales de la membrane bêta-tonneau dans nos centrales électriques cellulaires », explique Wiedemann.
Plus d’information:
Nikolaus Pfanner, Un mécanisme de guidage multipoint pour le repliement du tonneau β sur le complexe SAM, Nature Biologie structurale et moléculaire (2023). DOI : 10.1038/s41594-022-00897-2 . www.nature.com/articles/s41594-022-00897-2
Fourni par Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau