膜タンパク質輸送に関わるSND経路の発見(SNDing proteins into the membrane)

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2025-10-29 マックス・プランク研究所

マックス・プランク研究所の研究チームは、真菌 Chaetomium thermophilum を用いた構造解析により、タンパク質を細胞膜へ挿入する新たな経路「SND3トランスロコン複合体」を発見した。細胞内タンパク質の約3分の1は膜タンパク質であり、通常は小胞体のSECトランスロコンを介して膜に組み込まれるが、本研究は従来経路とは独立して機能する新機構の存在を示した。SND3はリボソーム近傍に位置し、合成直後のタンパク質鎖を直接膜内に挿入する構造を持つ。電子冷凍顕微鏡解析により、SND3が多回膜貫通型タンパク質の挿入を担う可能性が明らかになった。さらに、この装置は一部の真核生物に特有であり、膜タンパク質挿入経路の進化的多様性を示す重要な手掛かりとされる。発見は、膜タンパク質の異常挿入に関連する疾患研究や、真菌特有経路を標的とした新規抗真菌薬の開発にも応用が期待される。

膜タンパク質輸送に関わるSND経路の発見(SNDing proteins into the membrane)
Structure of the ribosome-bound SND3 translocon complex from the heat-tolerant fungus Chaetomium thermophilum. The SND3 translocon inserts proteins into the endoplasmic reticulum membrane as they are produced by the ribosome.© Louise Duever

<関連情報>

SND3は、SEC61トランスロコン複合体内の膜挿入酵素です SND3 is the membrane insertase within a distinct SEC61 translocon complex

Tzu-Jing Yang,Saumyak Mukherjee,Julian D. Langer,Gerhard Hummer & Melanie A. McDowell
Nature Communications  Published:29 October 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-65357-z

Abstract

During the biogenesis of most eukaryotic integral membrane proteins (IMPs), transmembrane domains are inserted into the endoplasmic reticulum membrane by a dedicated insertase or the SEC61 translocon. The SRP-independent (SND) pathway is the least understood route into the membrane, despite catering for a broad range of IMP types. Here, we show that Chaetomium thermophilum SND3 is a membrane insertase with an atypical fold. We further present a cryo-electron microscopy structure of a ribosome-associated SND3 translocon complex involved in co-translational IMP insertion. The structure reveals that the SND3 translocon additionally comprises the complete SEC61 translocon, CCDC47 and TRAPɑ. Here, the SEC61β N-terminus works together with CCDC47 to prevent substrate access to the translocon. Instead, molecular dynamics simulations show that SND3 disrupts the lipid bilayer to promote IMP insertion via its membrane-embedded hydrophilic groove. Structural and sequence comparisons indicate that the SND3 translocon is a distinct multipass translocon in fungi, euglenozoan parasites and other eukaryotic taxa.

生物化学工学
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