タンパク質を正確にペルオキシソームへ配送する仕組みを解明〜タンパク質を目的地に届けるための配送のやり直し〜

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2025-05-22 九州大学

九州大学大学院農学研究院の研究チームは、タンパク質が細胞内の小器官であるペルオキシソームへ正確に配送される仕組みを解明しました。これまで、タンパク質の配送は一度で正確に行われると考えられていましたが、近年の研究で、誤った配送が起こることや、それを修正する「配送のやり直し」機構の存在が示唆されていました。今回の研究では、出芽酵母を用いて、AAA型ATPアーゼMsp1とPex19-Pex3経路が連携し、ペルオキシソームタンパク質Pex15の正確な局在化を維持することが明らかになりました。この発見は、タンパク質の誤配送が細胞内で修正される仕組みの理解を深め、将来的には関連する疾患の発症メカニズムの解明や新たな治療法の開発につながる可能性があります。研究成果は、2025年5月9日に学術雑誌「The FEBS Journal」に掲載されました。

タンパク質を正確にペルオキシソームへ配送する仕組みを解明〜タンパク質を目的地に届けるための配送のやり直し〜
図1 Pex15のペルオキシソーム局在化における配送のやり直し機構

<関連情報>

Msp1とPex19-Pex3が協力してPex15のペルオキシソームへの正しい局在を達成する Msp1 and Pex19-Pex3 cooperate to achieve correct localization of Pex15 to peroxisomes

Shunsuke Matsumoto, Yoshiki Kogure, Suzuka Ono, Tomoyuki Numata, Toshiya Endo
The FEBS Journal  Published: 09 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1111/febs.70132

Abstract

Yeast Msp1 is a dual-localized AAA-ATPase on the mitochondrial outer membrane (OM) and peroxisomal membrane. We previously showed that Msp1 transfers mistargeted tail-anchored (TA) proteins from mitochondria to the endoplasmic reticulum (ER) for degradation or delivery to their original destinations. However, the mechanism by which Msp1 in mitochondria and peroxisomes handles authentic peroxisomal TA proteins remains unclear. We show that newly synthesized Pex15 is targeted to peroxisomes primarily via the Pex19- and Pex3-dependent pathway. Mistargeted Pex15 on the mitochondrial OM is extracted by mitochondrial Msp1 and transferred to the ER via the guided-entry of TA proteins pathway for degradation or to peroxisomes via the Pex19-Pex3 pathway. Intriguingly, endogenous Pex15 localized in peroxisomes is also extracted from the membranes by peroxisomal Msp1 but returns to peroxisomes via the Pex19-Pex3 pathway. These results suggest that correct Pex15 localization to peroxisomes relies on not only the initial targeting by Pex19-Pex3 but also the constant re-routing by Msp1 and Pex19-Pex3.

細胞遺伝子工学
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