PNAS：線粒體蛋白轉運的“兩面性”

　　線粒體是細胞的能量工廠。通過氧化（底物水平的磷酸化）分解糖類的代謝物，合成著細胞所需的絕大多數能量貨幣——ATP。因此，線粒體的正常工作，就像煉油廠或者發電廠對現代社會那樣重要。線粒體的正常工作需要大量的蛋白質提供支持。一般認為，在線粒體中，蛋白質含量是通過細胞質新合成蛋白質輸入和老舊蛋白質的降解，來維持平衡的。來自細胞質的蛋白質，會被運輸進入線粒體的兩層質膜的夾層空間，然后完成正常的折疊，通過這種方式，線粒體可以完成蛋白質的聚集。蛋白質進入線粒體是在轉運蛋白幫助下完成的，而蛋白質怎么出或者是否會出線粒體一直存在疑問。

　　最新的研究可以部分解決這個線粒體蛋白質轉運的疑問。德國弗萊堡和波蘭華沙的研究人員們找到線粒體維持蛋白質數量穩定的新機制。一般來說，細胞質的蛋白質進入線粒體需要轉運蛋白質幫忙。在線粒體的外層質膜上，存在著多種大型的轉運通道蛋白復合體（TOM），而且新合成的蛋白質進入線粒體需要通過不同的路徑。在這個過程的最后一步，一般是蛋白質進入線粒體的過程，往往還伴隨著這種蛋白質的折疊。正確的折疊模式能夠保證來自細胞質的蛋白質能夠到達最終的目的地——線粒體雙層質膜的夾層空間。

　　新研究認為，蛋白質不僅可以被維持在線粒體中，應該還可以被轉運出去。他們的實驗發現，那些無法正常折疊的蛋白質被清除出了線粒體，這是以前從未證明過的。這個反轉運（從線粒體到細胞質），被證明是與半胱氨酸的還原反應（二硫鍵斷裂）相關的。以前研究已經證明，新進入線粒體的蛋白質會被Mia40（蛋白質在線粒體雙層膜中聚集的關鍵因子）蛋白識別。然后，進入線粒體的蛋白質上面的半胱氨酸在Mia40和另一種線粒體蛋白質Erv1一起氧化，形成二硫鍵進而完成折疊。而未能正確折疊的蛋白質，則通過將半胱氨酸二硫鍵斷裂來打開折疊，再在其他蛋白質的輔助下轉運出線粒體。

　　他們還發現，較小的蛋白質能夠在Tom40的幫助下更高效地逃離線粒體。同時，那些未能夠正確的折疊的蛋白質從線粒體釋放之后，會在細胞質中存在這些蛋白質被降解后的小片段。在線粒體中，蛋白質的轉運存在著“兩面性”。通過這種反向轉運的機制，線粒體能夠更好地維持其中數量的動態平衡，從而能夠穩定地為細胞提供能源。