线粒体内膜转位22； TIMM22

TIM22，酵母，同源物；TIM22

HGNC 批准的基因符号：TIMM22

细胞遗传学位置：17p13.3 基因组坐标（GRCh38）：17:997,129-1,003,671（来自 NCBI）

▼ 说明

TIMM22 基因编码类似名称 TIMM22 多蛋白载体易位酶复合物的通道蛋白，该复合物是一种 440 kD 的复合物，介导载体蛋白的转移以插入线粒体内膜。TIMM22 蛋白与 TIMM29（617380）和 AGK（610345）密切相关（Pacheu-Grau 等人的总结，2018）。

有关 TIM 蛋白的背景信息，请参阅 605034。

▼ 测绘

Gross（2017）根据 TIMM22 序列（GenBank AF155330）与基因组序列（GRCh38）的比对，将 TIMM22 基因对应到染色体 17p13.3。

▼ 基因功能

线粒体内膜的蛋白质插入复合物对于输入具有内部靶向信号的众多多主题膜蛋白至关重要。科弗曼等人（2002）报道了一个意想不到的观察结果：Tim22 是酵母复合物中唯一必需的膜整合亚基。重构的Tim22形成了具有不同开口状态和孔径的亲水性、高电导通道。该通道是电压激活的，并且专门响应内部目标信号，但不响应前序。因此，蛋白质插入复合物可以将信号识别、通道形成和能量转导这 3 种基本功能结合在 1 个中心组件中。

雷林等人（2003）纯化了蛋白质插入复合体（Tim22 复合体），这是一个包含 6 个亚基的 300 kD 复合体，包括整合膜蛋白 Tim54、Tim22 和 Tim18，以及外周蛋白 Tim12、Tim10（602251）和 Tim9（607348）。Tim22 复合体是一种双孔转位酶，可通过三步过程介导前体蛋白的插入。在不使用膜电位能量的情况下将前体束缚到转位酶后，需要 2 个需要能量的步骤。首先，膜电位作用于前体蛋白并促进其在转位酶复合物中的对接。然后，膜电位和内部信号肽共同诱导一个孔中的快速门控转换并关闭另一个孔，并驱动膜插入完成。因此，

Wrobel 等人使用从酵母中分离的线粒体（2013）表明，Tim22 的 2 个半胱氨酸残基在穿过线粒体外膜输入过程中被外膜易位酶（TOM）复合物氧化（参见 608061）。Tim22 的氧化依赖于线粒体内膜，并在内膜整合之前涉及 Tim22 和 Mia40（CHCHD4; 611077）之间的相互作用。Tim22 的生物发生也需要 Mia40 活性以及 Erv1（131150）与 Mia40 的合作。半胱氨酸残基的氧化改善了 Tim22 的后期生物发生步骤，以组装成成熟的载体转位酶复合物。突变分析表明，Tim22 在线粒体输入后可能通过 Tim22 的 cys42 与 Mia40 形成二硫键中间体。然而，

通过 SDS-PAGE，Okamoto 等人（2014）表明Tim22、cys42和cys141的2个保守的cys残基在酵母线粒体中形成分子内二硫键。用 ser 替换 cys 可以阻止 Tim22 二聚体的形成及其随后组装成 TIM22 复合物。Tim22 的二硫键对于 TIM22 复合物的稳定非常重要，并且 Tim22 二硫键的缺失改变了 TIM22 复合物的四级结构，使得新导入的野生型 Tim22 与预先存在的突变体 Tim22 的交换速度比野生型线粒体中快得多。Tim22 二硫键的丢失削弱了它与 TIM22 复合物的另一个亚基 Tim18 的相互作用。失去二硫键的突变体 Tim22 在酵母中在高温下迅速降解，表明二硫键在稳定Tim22中起着重要作用。此外，通过 TIM22 复合物有效导入和组装多跨内膜（IM）蛋白（例如 Tim23（605034））需要二硫键。在 Tim22 cys-to-ser 突变酵母细胞中，TIM22 载体蛋白的过度表达导致细胞生长受损。

Gomkale 等人在酵母中使用定量蛋白质组分析（2020）鉴定了几种线粒体载体蛋白，包括 Yhm2、Crc1（SLC25A20; 613698）、Odc1（SLC25A21; 607571）、Hem25（SLC25A38; 610819）、Yfr045w 和 Ypr011c，作为线粒体 Tim22 复合物的底物。这些蛋白质均具有标准的 6 次跨膜拓扑结构。此外，作者发现 Tim22 复合物还导入线粒体丙酮酸载体 1（MPC1；614738）和 Mpc2（614737），尽管与其他 Tim22 货物蛋白相比，它们的拓扑结构和跨膜跨度数量显着不同。从酵母到人类，TIM22 依赖性 MPC 的输入是保守的，因为 TIM22 有缺陷的患者的细胞和 TIM22 敲低的 HEK293T 细胞中的 MPC 水平降低（参见分子遗传学）。

▼ 分子遗传学

Pacheu-Grau 等人对一名 10 岁的英国女孩进行了研究，该女孩的父母无关，患有联合氧化磷酸化缺陷 43（COXPD43；618851）（2018）鉴定了 TIMM22 基因中的复合杂合突变（Y25X，607251.0001 和 V33L，607251.0002）。通过全外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。患者成纤维细胞显示 TIMM22 复合物减少，TIMM22 蛋白减少约 40%，TIMM29 水平降低，载体底物蛋白水平降低。由于 Y25X 突变预计会导致功能丧失，因此研究结果表明，V33L 变异会对转位酶的组装或稳定性产生不利影响，导致代谢物和载体蛋白向线粒体内膜的输入受损。成纤维细胞线粒体功能障碍的其他特征包括部分断裂的线粒体网络和与对照组相比耗氧量的轻微缺陷。成纤维细胞的异常并不像骨骼肌样本中那样明显，骨骼肌样本显示出氧化磷酸化缺陷与复合物 I、III 和 IV 活性降低的结合。复杂的组装缺陷可以通过体外表达野生型 TIMM22 来弥补。

▼ 等位基因变异体（2 个选定示例）：

.0001 联合氧化磷酸化缺陷 43（1 名患者）
TIMM22、TYR25TER

del Mar O'Callaghan 等人之前报道过一名 10 岁英国女孩患有联合氧化磷酸化缺陷 43（COXPD43; 618851）（2012），Pacheu-Grau 等人（2018）鉴定了 TIMM22 基因中的复合杂合突变：c.74C-A 颠换（c.74C-A, NM_013337.2），导致 tyr25-to-ter（Y25X）取代，以及 c.97G-C 颠换，导致 val33-to-leu（V33L; 607251.0002）在中等保守的位置N 端结构域中的 ed 残基。通过全外显子组测序发现的突变与家族中的疾病分离。在 ExAC 数据库中以低频率（0.006%）发现了杂合状态的 Y25X 变体。相比之下，V33L 在 ExAC 中的出现频率较高（0.4%），并且在 4 个个体中是纯合的。患者成纤维细胞显示 TIMM22 复合物减少，TIMM22 蛋白减少约 40%，TIMM29 水平降低，载体底物蛋白水平降低。成纤维细胞还表现出 TIMM22 mRNA 水平的代偿性增加。由于 Y25X 突变预计会导致功能丧失，因此研究结果表明，V33L 变异会对转位酶的组装或稳定性产生不利影响，导致代谢物和载体蛋白向线粒体内膜的输入受损。

.0002 联合氧化磷酸化缺陷 43（1 名患者）
TIMM22、VAL33LEU

Pacheu-Grau 等人讨论了 TIMM2 基因中的 c.97G-C 颠换（c.97G-C，NM_013337.2），导致 val33-to-leu（V33L）取代，这种情况在合并氧化磷酸化缺陷 43（COXPD43; 618851）患者的复合杂合状态下发现（2018），参见 607251.0001。