Structural study for mitochondrial translocator SAM complex.

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K14640
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research (2021); Kyoto Sangyo University (2018-2020)
• Principal Investigator: Takeda Hironori 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (80816588)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / クライオ電子顕微鏡

Outline of Final Research Achievements

β-barrel membrane proteins localised on the mitochondrial outer membrane is essential for transport of small molecules and mitochondrial functions . The SAM complex embeds these β-barrel membrane proteins into the membrane. We determined the cryo-EM structures of the SAM complex and the SAM-Mdm10 supercomplex, and elucidated the substrate exchange mechanism by the SAM complex. This study was published in Nature. Moreover, we have successfully determined the cryo-EM structure of the SAM complex in the process of embedding the substrate protein into the membrane and also clarified a part of the molecular mechanism.

Free Research Field

構造生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、これまでに全く明らかにされてこなかった、ミトコンドリア外膜に局在するβバレル膜タンパク質の生合成に関する詳細な分子メカニズムを明らかにした、学術的に極めて重要な成果である。本研究により、ミトコンドリアがタンパク質を膜へ埋め込む SAM 複合体が基質タンパク質を埋め込んだ後、Mdm10によって膜へリリースされるメカニズムが明らかとなったことで、ミトコンドリアのタンパク質がどのような過程で機能するに至るのかを、分子レベルで解明されたことになる。