Hur mitokondrier håller proteinproduktionen igång
Forskare vid Karolinska Institutet har upptäckt hur proteinet TACO1 hjälper mitokondrier att producera proteiner när processen stöter på svårbearbetade sekvenser. Studien, som publicerats i Nature Communications, ger nya insikter i en mekanism som är störd vid vissa mitokondriella sjukdomar.
Mitokondrier förser celler med energi och producerar en liten men viktig uppsättning proteiner som behövs för denna process. Proteinerna tillverkas av mitokondriella ribosomer, så kallade mitoribosomer.
Under proteinproduktionen kan dock vissa sekvenser göra att mitoribosomen saktar ned eller stannar upp. Det gäller särskilt sekvenser som innehåller flera kopior av aminosyran prolin. TACO1 är känt för att hjälpa mitoribosomen att fortsätta genom sådana sekvenser, men exakt hur det går till har varit oklart.
En närmare titt på hur TACO1 fungerar
Med hjälp av kryoelektronmikroskopi, eller kryo-EM, fångade forskarna hur mänskligt TACO1 interagerar med en mitoribosom medan den producerar ett protein. De fann att TACO1 fungerar på ett annat sätt än besläktade faktorer som finns i bakterier och på andra håll i mänskliga celler.
TACO1 binder nära ribosomens A-plats, där nya aminosyror förs in, och interagerar direkt med inkommande transfer-RNA, eller tRNA.
− TACO1 visar en särskild lösning på en utmaning som alla ribosomer står inför: att hålla proteinsyntesen igång genom svåra sekvenser, säger Joanna Rorbach, professor vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik vid Karolinska Institutet och studiens huvudansvariga korresponderande författare.
Forskarna kombinerade kryo-EM med AlphaFold-analys, beräkningsmodellering och simuleringar av molekylär dynamik. Resultaten tyder på att TACO1 kan genomgå betydande rörelser som hjälper till att stabilisera inkommande tRNA under utmanande steg i proteinproduktionen.
− Genom att kombinera kryo-EM med AlphaFold-analys och simuleringar av molekylär dynamik kunde vi undersöka hur TACO1:s flexibilitet kan hjälpa till att positionera inkommande tRNA, säger Vivek Singh, postdoktor vid samma institution och försteförfattare.
− Dessa fynd bidrar till att koppla förändringar i TACO1 till defekter i mitokondriell proteinsyntes och ger en tydligare molekylär grund för att förstå associerade sjukdomar, säger Anas Khawaja, forskningsspecialist vid Karolinska Institutet och medkorresponderande författare.
Forskarna fann också strukturella likheter mellan TACO1 och dess bakteriella släkting YebC2, vilket tyder på en evolutionärt bevarad mekanism. Mutationer i TACO1 är associerade med cytokrom c-oxidasbrist och Leighs syndrom med sen debut. Fynden ger en molekylär förklaring till hur förändringar i TACO1 kan störa mitokondriell proteinsyntes.
Publikation
Structural basis of TACO1-mediated efficient mitochondrial translation, Wang S, Brischigliaro M, Zhang Y, Wu C, Zheng W, Barrientos A, Xiong Y. Nature Communications, online 9 februari 2026, doi: 10.1038/s41467-026-69156-y.