Complexo TIM/TOM

Os complexos TIM/TOM son complexos proteicos situados nas membranas mitocondriais que forman un sistema de transporte que ten como misión transportar proteínas desde o citosol ao interior da mitocondria. TIM (antes MCC) significa translocase da membrana interna da mitocondria (tranlocase of the inner membrane), e TOM (antes PSC) significa translocase da membrana externa (translocase of the outer membrane). Moi poucas das proteínas que actúan nas mitocondrias están codificadas no xenoma mitocondrial; a maioría están codificadas no núcleo celular e son sintetizadas nos ribosomas do citoplasma, polo que deben ser transportadas desde o citosol á matriz ou membranas mitocondriais. Para iso utilizan certos complexos transportadores como o TIM (coñécese o TIM23 e o TIM22), e o TOM. A proteína a transportar debe ter unha secuencia sinal de recoñecemento no seu extremo N-terminal que indica que o seu destino é a mitocondria; esta secuencia sinal ten unha estrutura en hélice alfa anfipática, con cargas positivas a un lado da hélice e negativas ao outro, que é recoñecida por receptores na membrana mitocondrial que inician a translocación e que forman parte do TIM e TOM. Conservan esa secuencia sinal ata chegaren á matriz, onde máis tarde será eliminada por unha peptidase da matriz. A proteína chega á mitocondria sen pregar, xa que se une a outras proteínas citosólicas que impiden o seu pregamento, como por exemplo a chaperona hsp70.

Proceso de transporte

A proteína a transportar chega primeiro ao complexo TOM, que as transporta a través dun canal de translocación do complexo empezando pola súa secuencia sinal en dirección ao espazo intermembrana, e insire as proteínas que son transmembrana na membrana mitocondrial externa. Despois o TIM23 transporta algunhas das proteínas á matriz, e insire as que son proteínas transmembrana na membrana mitocondrial interna (ou pasa algunhas ao espazo intermembrana), mentres que o TIM22 insire na membrana interna determinadas proteínas como os transportadores de ATP, ADP e fosfato. Os TIM tamén teñen un receptor de recoñecemento da secuencia sinal. Algunhas proteínas que pasaron á matriz por medio dos complexos TIM e TOM ou que estaban codificadas na propia mitocondria son inseridas na membrana interna por outro complexo da membrana chamado OXA.

A translocación das proteínas parece que se fai atravesando as dúas membranas ao mesmo tempo en zonas onde as dúas membranas se poñen en contacto, as cales foron detectadas polos microscopistas. Neses sitios de contacto, a proteína pasa directamente do TOM ao TIM e chega á matriz ou queda inserida na membrana mitocondrial interna. O TIM23 ten unhas porcións que van da membrana interna á externa atravesando o espazo intermembrana, polo que hai unha conexión física entre as membranas. En experimentos vese que os complexos TOM e TIM poden funcionar independentemente, pero na mitocondria intacta funcionan conxuntamente.

Este sistema de transporte require un gasto de enerxía, que se consome en tres procesos:

• Gástase ATP no citosol para separar a proteína non pregada da chaperona hsp70 citosólica, antes de unirse ao TOM.
• A translocación no TIM require que se cree un gradiente electroquímico de H⁺ a través da membrana mitocondrial interna orixinado polo funcionamento da cadea de transporte de electróns.
• Na mitocondria existe unha chaperona mitocondrial hsp70 que se une á proteína translocada en canto asoma na matriz para mantela non pregada, e, despois, para liberala, require un gasto de ATP. En realidade, únense varias hsp70 aos tramos da proteína que sucesivamente van asomando, facendo que esta non poida volver atrás polo poro e se descargue en dirección á matriz. Outra chaperona similar que actúa neste proceso nas mitocondrias é a hsp60 mitocondrial. Hai dous modelos que explican os detalles da actuación das chaperonas no proceso.

Destino das proteínas transportadas

Algunhas das proteínas que se transportan ao interior das mitocondrias están destinadas a ser inseridas na membrana mitocondrial interna e outras van á matriz ou acaban no espazo intermembrana. Algunhas proteínas de membrana pasan primeiro a matriz e outras insírense directamente. Hai varias posibilidades que dependen da presenza de determinadas secuencias sinal nas proteínas:

1. Uso do OXA. A proteína traslocada por TIM23 ten despois da secuencia sinal outra secuencia hidrofóbica que a destina á membrana interna, pero pasa primeiro á matriz. Cando a peptidase mitocondrial corta a secuencia sinal, queda exposta no extremo esa segunda secuencia sinal, que se une ao translocador OXA da membrana interna, que a insire na membrana. Hai translocadores similares ao OXA en membranas de bacterias e dos tilacoides dos cloroplastos. As proteínas que están destinadas a quedar na matriz non teñen esa segunda secuencia hidrofóbica.
2. Uso do TIM23. A proteína translocada ten as dúas secuencias mencionadas, pero non chega a pasar á matriz, porque a secuencia hidrofóbica se une ao TIM23 e este evita envialas á matriz. Despois, clívase a secuencia sinal e a proteína é enviada cara ao TOM e liberada no espazo intermembrana. Xeralmente quedan adheridas á superficie externa da membrana interna (no espazo intermembrana) como proteínas periféricas, xeralmente formando subunidades de complexos de proteínas transmembrana. Outras quedan integradas na membrana interna.
3. Uso do TIM22. As proteínas transportadoras de pequenas moléculas da membrana interna tamén deben ser inseridas na membrana. Estas non teñen unha secuencia sinal terminal, senón unha secuencia sinal interna. Atravesan o TOM e despois o TIM22 intégraas directamente na membrana, para o cal se require que haxa un gradiente de H⁺.

Véxase tamén

Outros artigos

• Proteína de transporte de membrana mitocondrial
• Transportador mitocondrial (mitochondrial carrier)