Embora a identidade molecular da MPT permaneça incerta, várias proteínas têm sido implicados quer na sua estrutura quer na sua regulação (Duarte et al., 2013). O modelo inicial para a MPT é baseado em estudos bioquímicos e farmacológicos e tinha três componentes: o canal aniónico dependente da voltagem (VDAC), presente na membrana externa (Harris and Thompson, 2000) e também conhecido por porina, um translocador de nucleótidos de adenina (ANT) presente na membrana interna, e a CypD presente na matriz (Monteiro et al., 2003; Scheffler, 2008; Juhaszova et al., 2008).
Apesar do VDAC (existem três isoformas, VDAC1,VDAC2, VDAC3) ter sido considerado um componente fundamental da MPT, os elementos comprovativos da sua participação são circunstanciais. O VDCA1 está em maioria em relação ao VDAC 2 e VDAC3, e facilita um eficiente transporte de ATP/ADP através da monocamada externa (Rostovtseva et al., 2005). Foi exposto que os inibidores e os anticorpos bloqueadores do VDAC podem impedir a MPT, mas a especificidade destes agentes mantem-se incerta (Cesura et al., 2003; Toth et al., 2006). Por outro lado, demonstrou-se que as mitocôndrias e as células sem as três isoformas VDAC mostraram uma abertura normal do MPT, demonstrando assim que o VDAC não é um componente essencial do MPT (Halestrap, 2005)
O translocador de nucleótidos de adenina (ANT) é a proteína mais abundante na mitocôndria. A família das ANT medeiam a troca de ATP e ADP através da membrana mitocondrial interna (o ATP da matriz para o citosol através da troca com uma molécula de ADP). Existem três isoformas da ANT: ANT-1, ANT-2 e ANT-3 (Fiore et al., 1998). ANT-1 é a proteína da membrana mitocondrial interna mais abundante. Algumas evidências sugerem que a ANT-1 ou ANT-3 é um componente da MTP (Yang et al., 2012). A função da ANT é funcionar como poro entre a conformação C e a M, em que os sítios de ligação do substrato estão do lado citosólico da membrana interna - conformação C - ou no lado da matriz – conformação M. A conformação C tende a mudar com a ligação de Ca2+ que induz a MPT, porém isto não se aplica na
conformação M (Crompton et al., 1999). Inibidores que estabilizam a conformação C (como por exemplo o atractilosídeo) favorecem a MPT, enquanto que os inibidores que estabilizam a conformação M (como o acido bonkrékico) inibem a abertura do poro (Scheffler, 2008).
A manipulação farmacológica da ANT com atractilosídeo ou ácido bonkrékico influencia a MPT (Haworth and Hunter, 2000; Akao et al., 2003; Scheffler, 2008). O ANT foi sugerido como componente da membrana da MPT. Estudos realizados por Kokoszka e seus colegas, que usaram camundongos nos quais o ANT não era expresso, demonstraram que não alterava significativamente a MPT, levantando assim dúvidas sobre a identidade do ANT e se era ou não um componente necessário para a indução do MPT (Kokoszka et al., 2004) . O mesmo grupo demonstrou que, apesar da ANT poder não ser um componente da MTP, por si só, pode controlar a susceptibilidade à sua indução (Juhaszova et al., 2008; Kokoszka et al., 2004).
As ciclofilinas são uma família de proteínas que catalisam a isomerização cis- trans de ligações peptídicas. A CypD é uma proteína hidrossolúvel (18kDa) que está localizada predominantemente na matriz mitocondrial, que facilita a mudança conformacional do ANT, promovendo a MPT. Em camundongos knockout CypD, a indução da MPT requer uma maior quantidade de Ca2+ e este não é bloqueado pela ciclosporina A (CyA) que é um inibidor clássico farmacológico da MPT (Basso et al., 2005; Baines et al., 2005; Nakagawa et al., 2005). Isto é, a sensibilidade da MPT ao Ca2+ aparentemente aumenta com a CypD, enquanto que na sua ausência é necessário uma maior quantidade de Ca2+ para a indução da MPT.
A ligação da CypD á ANT aumenta a sensibilidade ao Ca2+, o que diminui o limite para a indução da MPT. Esta ligação é dependente da actividade da CypD. Recentemente, uma relação entre SIRTUÍNA-3 (SIRT3) e a CypD foi estabelecida (Shulga and Pastorino, 2010), sendo que as sirtuínas são desacetilases dependentes de NAD que medeiam as respostas de adaptação a uma variedade de stresses, que incluem a restrição calórica e o stresse metabólico. A SIRT3 está localizada na matriz mitocondrial, onde regula os níveis de acetilação das enzimas metabólicas. Shulga e os seus colaboradores mostraram que a SIRT3 desacetila e inativa a CypD causando a sua dissociação do ANT (Shulga et al., 2010).
Além da acetilação, a fosforilação da CypD também favorece a abertura dos poros. Rasola e os seus colegas propuseram um modelo em que a inibição da actividade
do glicogénio sintase cinase-3β (GSK-3β) previne a sua associação com a CypD e a fosforilação da CypD, levando à dessensibilização do MPT (Rasola et al., 2010).
Tem sido sugerido que várias outras proteínas tais como a hexocinase, creatina cinase e as proteínas pró-apoptóticas, como as Bcl-2, podem também associar-se com a MPT (Scheffler, 2008). A creatina cinase liga-se ao complexo VDAC-ANT e inibe a MPT. Esta enzima permite à célula utilizar a creatina fosfato como uma forma de energia disponível (Duarte et al., 2013).
A hexocinase é uma proteína da membrana externa que pode interagir com o complexo de ANT-VDAC. A ligação da hexocinase com o VDAC é promovida quando a ANT está na conformação citosólica. O VDAC liga-se à hexocinase II (HKII) na membrana mitocondrial externa e á ANT na membrana mitocondrial interna (Juhaszova et al., 2008). A interacção entre a hexocinase II e o VDAC pode causar uma mudança conformacional que favorece o encerramento ou impede a interacção entre os membros da família pró-apoptóticos Bcl-2 e os componentes da MPT. As proteínas pró- apoptóticas, como a Bcl-2, associada à proteína Bax ou Bak (homólogo antagonista da Bcl-2) não parecem constituir por si só o poro MPT, mas tem sido sugerido que as proteínas que se ligam podem regula-lo (Juhaszova et al., 2008).
Há três modelos principais para descrever o envolvimento destas proteínas, primeiro, as proteínas pro- apoptóticas Bcl-2 formam a sua própria proteína permeante do poro; segundo, as Bcl-2 interagem com o VDAC para formar um canal tipo proteína que permeabilize especificamente a membrana externa; e em terceiro, as Bcl-2 ligam-se a proteínas e induzem a abertura da MPT.