Processing Pathway:The Waste Management Of Plant Mitochondria
Τα μιτοχόνδρια είναι μικροσκοπικά σώματα μέσα στα κύτταρα των ζώων, των φυτών και των μυκήτων που προέρχονται από μια ενδοσυμβιωτική διαδικασία που περιλαμβάνει βακτηριακά και αρχαϊκά κύτταρα. Παρά το μικροσκοπικό τους μέγεθος, τα μιτοχόνδρια είναι απαραίτητα για την παραγωγή ενέργειας, την απόκριση στο στρες και άλλες σημαντικές βιοχημικές οδούς. Αυτές οι διαδικασίες τα κάνουν να μοιάζουν με πολυσύχναστα εργοστάσια, αλλά, όπως όλα τα άλλα εργοστάσια, με μεγαλύτερες παραγωγές προκύπτουν μεγαλύτερα απόβλητα.
Για να κάνουν τις κανονικές τους δραστηριότητες, τα μιτοχόνδρια ως επί το πλείστον δεν παράγουν τις δικές τους πρωτεΐνες. Τα περισσότερα από αυτά συντίθενται εκτός του οργανιδίου και πρέπει να εισαχθούν μέσα με τη βοήθεια ενός σήματος ταξινόμησης που συνήθως βρίσκεται στο Ν-τερματικό πεπτίδιο στόχευσης. Αφού εισαχθούν οι πρόδρομες πρωτεΐνες, ένα πεπτίδιο στόχευσης διασπάται από την πεπτιδάση επεξεργασίας και απελευθερώνεται στη μιτοχονδριακή μήτρα ως παραπροϊόντα. Όπως και με κάθε άλλο απόβλητο, ένα πεπτίδιο ελεύθερης στόχευσης θα μπορούσε να είναι επικίνδυνο εάν δεν χρησιμοποιηθεί σωστά.
Στους ανθρώπους, η συσσώρευση ελεύθερων πεπτιδίων έχει συσχετιστεί με πολλές ασθένειες. Ένα διαβόητο παράδειγμα είναι η συσσώρευση αμυλοειδούς βήτα-πεπτιδίου, που προκαλεί τη νόσο του Αλτσχάιμερ. Στα φυτά, η συσσώρευση πεπτιδίων συσχετίστηκε με διαταραγμένη οργανική σταθερότητα, καθώς μπορούν να αλληλεπιδράσουν έντονα και να διαταράξουν τη λιπιδική μεμβράνη. Τα ελεύθερα πεπτίδια μπορούν επίσης να διαταράξουν τη διαδικασία εισαγωγής πρωτεϊνών, καθώς μπορεί να συνδεθούν με τις πεπτιδάσες επεξεργασίας και να πυροδοτήσουν μια πρόωρη απόκριση στο στρες.
Τα μιτοχόνδρια έχουν εξελίξει τρόπους διαχείρισης αυτού του προβλήματος των αποβλήτων. Ένας από τους μηχανισμούς που έχει αποσαφηνιστεί με μεγάλη λεπτομέρεια είναι η οδός επεξεργασίας, η οποία αρχικά χαρακτηρίστηκε πλήρως στα φυτά.
Σε αντίθεση με την πρωτεασωμική αποικοδόμηση στο κυτταρόπλασμα, η οποία είναι μια άμεση αποικοδόμηση πρωτεϊνών ή πεπτιδίων που έχουν υποστεί ουβικιτινοποίηση από το πρωτεάσωμα, οι οδοί επεξεργασίας απαιτούν σταδιακή αποικοδόμηση από πολλές διαφορετικές πεπτιδάσες. Τα μακροχρόνια ελεύθερα πεπτίδια στόχευσης κατακερματίζονται σε ολιγοπεπτίδια από την προπρωτεϊνική πεπτιδάση (PreP). Τα ολιγοπεπτίδια στη συνέχεια αποικοδομούνται περαιτέρω από την οργανική ολιγοπεπτιδάση (OOP) σε βραχέα πεπτίδια. Τέλος, μεμονωμένα αμινοξέα απελευθερώνονται από βραχέα πεπτίδια από τις αμινοπεπτιδάσες.
Είναι ενδιαφέρον ότι αυτός ο μηχανισμός αποικοδόμησης πεπτιδίων είναι κοινός μεταξύ των μιτοχονδρίων και ενός άλλου ενδοσυμβιωτικού οργανιδίου στα φυτά, του χλωροπλάστη. Οι περισσότερες από τις πεπτιδάσες που εμπλέκονται στην οδό επεξεργασίας, όπως οι PreP, OOP και αμινοπεπτιδάσες, είναι διπλής στόχευσης, που σημαίνει ότι αυτές οι πεπτιδάσες στοχεύουν και εντοπίζονται τόσο στα μιτοχόνδρια όσο και στους χλωροπλάστες. Η αδρανοποίηση αυτών των πεπτιδασών άλλαξε την οργανική σταθερότητα και δραστηριότητα, η οποία συνολικά επηρεάζει την ανάπτυξη, την ανάπτυξη και την απόκριση του στρες των φυτών.
Καθώς τα φυτά έχουν εκατοντάδες διαφορετικές πρωτεάσες και πεπτιδάσες, είναι πιθανό να εμπλέκονται και άλλες πρωτεΐνες στη διαδικασία, η οποία είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη των φυτών και την απόκριση στις περιβαλλοντικές συνθήκες.
