Subunit c of mammalian F1Fo ATP synthase - from molecular mechanisms of assembly to potential therapies

Abstract

Savčí ATP syntáza F1Fo hraje klíčovou roli v produkci ATP prostřednictvím procesu oxidativní fosforylace. Sestavení tohoto složitého proteinového komplexu vyžaduje specifické asemblační faktory. Je pozoruhodné, že navzdory desetiletím výzkumu zůstává import podjednotky c, její začlenění do vnitřní mitochondriální membrány a sestavení monomerů do oktamerického c- kruhu záhadou. Abychom na tento proces lépe prozkoumali, provedli jsme nejprve screening interakčních partnerů podjednotky c pomocí přístupu založeném na hmotnostní spektrometrii. Náš screening identifikoval tři proteiny jako nejvýznamnější interaktory podjednotky c - TMEM70, TMEM242 a C15orf61, které jsme následně charakterizovali. Pro počáteční charakterizaci funkce TMEM242 jsme vytvořili knockdow i knockout modely HEK293 buněk. Deplece TMEM242 vedla k poruše biogeneze a snížení množství sestavené ATP syntázy bez ovlivnění obsahu ostatních OXPHOS komplexů. Naopak úplné vyřazení TMEM242 vedlo ke snížení množství komplexů I a IV, což naznačuje, že primárním cílem TMEM242 je ATP syntáza. Zatímco jiné studie naznačovaly, že TMEM242 i TMEM70 interagují s meziproduktem komplexu I v mitochondriích (MCIA), naše komplexomická analýza odhalila migrační posun TMEM70 směrem k MCIA pouze při poruše biogeneze OXPHOS. U TMEM70 jsme identifikovali jeho...

Mammalian F1Fo ATP synthase plays a crucial role in ATP production through the process of oxidative phosphorylation. Assembly of this multisubunit protein complex requires specific assembly factors. Notably, the assembling of subunit c in mammals requires several factors, yet despite decades of research, the import of subunit c, its incorporation into the inner mitochondrial membrane, and the assembly of monomers towards octameric c-ring remain enigmatic. To shed new light on this process, we first screened for interacting partners of subunit c using a mass spectrometry-based approach. Our screen identified three proteins as the most prominent interactors of subunit c- TMEM70, TMEM242, and c15orf61, which we subsequently characterized. For the initial characterization of the TMEM242 function, we generated both knockdown and knockout HEK293 models. TMEM242 knockdown led to impaired biogenesis and decreased levels of assembled ATP synthase without affecting the content of other OXPHOS complexes. On the contrary, complete deficiency of TMEM242 lead also to the downregulation of complexes I and IV, which indicates that the primary target of TMEM242 is ATP synthase. While other studies suggested that both TMEM242 and TMEM70 interact with mitochondria complex I intermediate assembly (MCIA), our...