Translokase

Englisch: translocase

Definition

Translokasen sind eine heterogene Gruppe von Transportproteinen, die für die Translokation verschiedener Substanzen unter Aufwendung von Energie verantwortlich sind. Sie kommen in Pro- und Eukaryoten vor und bilden die Gruppe VII der EC-Klassifikation (EC VII).

Der Begriff Translokase wird auch Synonym für den Elongationsfaktor EF-G (sog. Sec-Pathway) verwendet, das Sekretionssystem der Prokaryoten.

Funktion

Translokasen transportieren eine große Bandbreite von Stoffen, dazu gehören u.a. DNA, verschiedene RNA-Spezies, Präproteine oder Proteine, die häufig eine höhere Molekülmasse oder Größe als sie selbst besitzen. Der Transport kann

innerhalb der Zelle (Zytoplasma),
im Lumen von Zellorganellen,
zwischen Zellorganellen oder
über die Zellmembran erfolgen.

Translokasen dienen dabei essentiellen Vorgängen innerhalb Zelle, wie der zellulären Organisation, Signaltransduktion, Genexpression oder Zellteilung und sind an der Sekretion bestimmter Stoffe beteiligt.

Aufbau und Funktion

Je nach Funktion, spezifischem Substrat und Lokalisation in der Zelle unterscheiden sich Translokasen in ihrem Aufbau und ihrer Funktionalität.

Translokasen, die Moleküle über Membranen transportieren, sind selbst membrangebunden und gehören zu den Transmembranproteinen. Sie bestehen meist aus einer großen Anzahl verschiedener Protein(untereinheiten) und transportieren Moleküle in mehrere Schritten durch die Doppellipidmembran. Wie im Beispiel der mitochondriellen Präproteintranslokase können sie z.B. durch das innere Membranpotential oder die Hydrolyse von ATP angetrieben werden.

Den membrangebundenen stehen die freien Translokasen gegenüber. Viele nukleinsäuretranslozierende Translokasen, etwa Helikasen, bestehen aus ringförmig angeordneten Proteinen, die an NTPasen (z.B. ATPasen) gekoppelt sind. Durch die bei der Hydrolyse der NTPs entstehende Energie können die Nukleinsäuren durch die Proteinpore gezogen und weiterbewegt werden.

Beispiele

mitochondrialer Ornithin-Transporter 1 (ORNT1)
ATP/ADP-Translokase (AAC)

Klinik

Die Beeinträchtigung von Translokasen ist, aufgrund ihres breiten Aufgabenbereichs, mit teils schwerwiegenden Erkrankungen assoziiert. Störungen der Funktion von mitochondriellen Translokasen wurden beispielsweise mit Alzheimer, ALS, Parkinson und Chorea Huntington in Verbindung gebracht. Eine Hochregulierung der Translokasenaktivität wurde außerdem regelmäßig in Krebszellen beobachtet.

Quellen

Crozat E, Grainge I: FtsK DNA translocase: the fast motor that knows where it's going. Chembiochem. 2010 Nov 2;11(16):2232-43. doi: 10.1002/cbic.201000347.
Northall SJ, Ivančić-Baće I, Soultanas P, Bolt EL: Remodeling and Control of Homologous Recombination by DNA Helicases and Translocases that Target Recombinases and Synapsis. Genes (Basel). 2016 Aug 19;7(8). pii: E52. doi: 10.3390/genes7080052.
de Keyzer J, van der Does C, Driessen AJ: The bacterial translocase: a dynamic protein channel complex. Cell Mol Life Sci. 2003 Oct;60(10):2034-52.
Pfanner N, Craig EA, Hönlinger A: Mitochondrial preprotein translocase. Annu Rev Cell Dev Biol. 1997;13:25-51.
Sokol AM, Sztolsztener ME, Wasilewski M, Heinz E, Chacinska A.: Mitochondrial protein translocases for survival and wellbeing. FEBS Lett. 2014 Aug 1;588(15):2484-95. doi: 10.1016/j.febslet.2014.05.028. Epub 2014 May 24.