ミトコンドリアタンパク質輸送の新法則(Caltech Biochemists Uncover New Rules of Mitochondrial Protein Import)

ad

2025-08-29 カリフォルニア工科大学(Caltech)

カルテックの生化学研究チームは、ミトコンドリアへのタンパク質輸送に新たな仕組みを発見した。従来はタンパク質が細胞質で合成後に輸送されると考えられていたが、約20%は翻訳途中でミトコンドリアに取り込まれる「コト翻訳輸送」であることが判明した。この仕組みは、大型で複雑に折りたたまれるタンパク質に不可欠で、完成後では輸送が困難になるためである。研究によれば、通常のミトコンドリア標的シグナルだけでは不十分で、翻訳開始直後にリボソームから現れる大きなドメインが第二のシグナルとして機能し、早期輸送を誘導する。さらにこのドメインを他のタンパク質に付与すると同様に輸送されることから、転送可能な要素であることも示された。この成果は、細胞が複雑タンパク質に対し精巧な輸送機構を進化させた理由を理解する手がかりであり、輸送制御を応用した将来の治療法開発にもつながる可能性がある。

ミトコンドリアタンパク質輸送の新法則(Caltech Biochemists Uncover New Rules of Mitochondrial Protein Import)
Shan and her colleagues found that nearly 20 percent of mitochondrial proteins can be imported during translation, after the ribosome has made the protein’s first large domain.Credit: The Shan Lab/Caltech

<関連情報>

翻訳同時型ミトコンドリアタンパク質輸入の原理 Principles of cotranslational mitochondrial protein import

Zikun Zhu ∙ Saurav Mallik ∙ Taylor A. Stevens ∙ Riming Huang ∙ Emmanuel D. Levy, ∙ Shu-ou Shan
Cell  Published:August 11, 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.07.021

Highlights

  • Selective ribosome profiling reveals the cotranslational interactome of the TOM complex
  • Cotranslational import prioritizes large mitochondrial proteins with complex topology
  • An N-terminal presequence is necessary but insufficient for import during translation
  • Emergence of a large globular domain allows the initiation of cotranslational import

Summary

Nearly all mitochondrial proteins are translated on cytosolic ribosomes. How these proteins are subsequently delivered to mitochondria remains poorly understood. Using selective ribosome profiling, we show that nearly 20% of mitochondrial proteins can be imported cotranslationally in human cells. Cotranslational import requires an N-terminal presequence on the nascent protein and contributes to localized translation at the mitochondrial surface. This pathway does not favor membrane proteins but instead prioritizes large, multi-domain, topologically complex proteins, whose import efficiency is enhanced when targeted cotranslationally. In contrast to the early onset of cotranslational protein targeting to the endoplasmic reticulum (ER), the presequence on mitochondrial proteins is inhibited from initiating targeting early during translation until a large globular domain emerges from the ribosome. Our findings reveal a multi-layered protein sorting strategy that controls the timing and specificity of mitochondrial protein targeting.

生物工学一般
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました