Хлоропласти алги и биљака су ћелијски мотори који претварају сунчеву енергију у хемијску кроз фотосинтезу. Ове органеле, омеђене омотачем са две мембране, садрже сопствени геном чија је експресија уско усклађена са оним у нуклеарном геному. Већина протеина хлоропласта је кодирана нуклеарним генима, преведеним у цитосолу као прекурсорски протеини који садрже транзитну секвенцу на свом амино терминусу која служи као улазница у хлоропласте.
Увоз протеина у хлоропласте посредују два мембранска протеинска комплекса названа ТОЦ и ТИЦ у спољашњој и унутрашњој мембрани омотача, респективно. Ови комплекси играју кључну улогу у хлоропласт биогенеза, у склапању фотосинтетских апарата и у различитим метаболичким путевима. Идентификоване су и окарактерисане различите протеинске подјединице ТОЦ и ТИЦ, а откривено је да ТОЦ и ТИЦ заједно формирају суперкомплекс. Међутим, нејасно је како се различити протеини ТОЦ и ТИЦ окупљају да би формирали канале за транслокацију протеина кроз мембране омотача хлоропласта, а путеви транслокације протеина унутар ТОЦ и ТИЦ остају неухватљиви.
У студији објављеној на интернету у Природа, група Лиу Зхенфенга на Институту за биофизику Кинеске академије наука, у сарадњи са проф. Јеан-Давидом Роцхаиком са Универзитета у Женеви, Швајцарска, пружила је дуго очекивани увид у молекуларне компоненте, тродимензионалну организацију и потенцијални протеин путеви транслокације суперкомплекса ТОЦ-ТИЦ из једноћелијске зелене алге по имену Цхламидомонас реинхардтии.
Истраживачи су разјаснили супрамолекуларну архитектуру суперкомплекса ТОЦ-ТИЦ кроз крио-електронску микроскопију.
Откривено је тринаест различитих протеинских подјединица у овом суперкомплексу. Са изузетком Тиц214 кодираног геномом хлоропласта, све остале подјединице су нуклеарно кодиране. Они су састављени у ТОЦ комплекс у спољној мембрани, интермембрански просторни комплекс (ИСЦ) и ТИЦ комплекс у унутрашњој мембрани. Занимљиво је да је откривено да највећи мембрански протеин Тиц214 обухвата унутрашњу мембрану, интермембрански простор и спољашњу мембрану, повезујући другу протеин подјединице попут моста и највероватније такође делују као скела.
Комплекс ТОЦ у спољној мембрани се углавном састоји од Тоц34, Тоц90 и Тоц75, са стране Тоц90 окружен комплексом Цтап4-Цтап3. Хибрид у облику бурета каналу формирају Тоц90 и Тоц75 на спољне мембране. Канал садржи улаз на цитосолној страни и два излаза која се отварају према интермембранском простору, као и бочну капију окренуту ка двослој липида. Молекул фитинске киселине (такође познат као инозитол хексафосфат/ИнсП6) се интеркалира на интерфејсу између Тоц90 и Тиц214, стабилизујући њихов склоп попут клина.
Интермембранско-просторни домен Тиц214, Тиц100, Тиц56, Цтап3 и Цтап5 се преплићу један са другим да би формирали структуру налик торњу која повезује ТОЦ са ТИЦ-ом. У унутрашња мембрана, у мембрану уграђени домени Тиц214, Тиц20, Цтап5 и три мале подјединице (назване Симп1, Симп2 и Симп3) формирају ТИЦ комплекс. Четири молекула липида служе за стабилизацију склопа канала сличног левкама који се налази на интерфејсу између Тиц214 и Тиц20 и спречавају цурење канала.
На основу структурних података, истраживачи су детаљно анализирали карактеристике пора унутар ТОЦ и ТИЦ канала. Они су били у стању да предвиде интеракције између транзитног пептида и ТИЦ комплекса кроз симулацију молекуларне динамике.
Подржано посматрањем два канала пора повезаних површинским жлебом и претходним биохемијским и функционалним извештајима, предложени су вишеструки путеви за транслокацију различитих предпротеина кроз ТОЦ-ТИЦ суперкомплекс у различите локалне одељке хлоропласта.