Comment les protéines "chaperonnes" distinguent-elles les protéines qu’elles transportent à l’intérieur des mitochondries ?

Le protéome mitochondrial humain est estimé à plus d’un millier de protéines dont 99% sont synthétisées en dehors des mitochondries. Ces protéines sont importées à l’intérieur de la mitochondrie dans des endroits très spécifiques, dans une des membranes, dans l’espace inter-membranaire ou dans la matrice. Les mécanismes moléculaires de l’import sont encore mal compris au niveau atomique.
Une étude du groupe NMR a mis en lumière la base mécanistique de la spécificité du système de chaperonnes de l’espace intermembranaire des mitochondries. Sucec et al. ont étudié comment deux chaperonnes homologues (mais qui ont différentes fonctions) interagissent avec différentes protéines membranaires qui, elles, sont importées par ces chaperonnes. En combinant des techniques de RMN, de diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS), d’ultracentrifugation analytique (AUC) et de simulation de dynamique moléculaire (MD) et d’autres approches biophysiques/biochimiques, ils ont pu démontrer la formation de différents types de complexes chaperons. L’équilibre délicat entre promiscuité et spécificité que ces chaperonnes doivent satisfaire est le résultat d’un mélange d’interactions hydrophobes et hydrophiles envers différentes protéines clientes.
Ces travaux contribuent à l’avancement des connaissances sur la biogenèse des mitochondries, et plus généralement sur le fonctionnement des protéines chaperonnes, acteurs importants de l’homéostasie des protéines cellulaires.

Structural basis of client specificity in mitochondrial membrane-protein chaperones. Sucec I, Wang Y, Dakhlaoui O, Weinhaupl K, Jores T, Costa D, Hessel A, Brennich M, Rapaport D, Lindorff-Larsen K, Bersch B and Schanda P. Science Advances 2020 ;6(51):eabd0263

Contact : Paul Schanda, chercheur CEA de l’IBS (Groupe de RMN biomoléculaire)