【生化学】ミトコンドリアの膜透過装置TOM複合体の相互作用地図の作成により、タンパク質搬入口として働く仕組みを解明産総研など [転載禁止]©2ch.net

産総研：ミトコンドリアの膜透過装置TOM複合体の相互作用地図の作成により、タンパク質搬入口として働く仕組みを解明
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図1　ミトコンドリアへのタンパク質配送経路と搬入口TOM複合体
1000種類以上のタンパク質のミトコンドリアへの配送経路（黒矢印）。サイトゾルで合成されたミトコンドリア前駆体タンパク質の大部分は搬入口TOM複合体を通って外膜を通過し、
目的区画に仕分けられる。TOM複合体は受容体や前駆体タンパク質の通り道を提供するTom40から構成される。
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図２　搬入口タンパク質Tom40の相互作用マッピングの概略
構造予測と光架橋技術を組み合わせて、精密構造解析が困難な膜タンパク質複合体のサブユニット間相互作用、通過するタンパク質との相互作用、それらの動的変換などを詳細に
マッピングできるようになった。
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図3　Tom40の孔の内側は前駆体の性質に応じて異なる通り道が用意されている
前駆体が通るのはTom40の孔の内側であることをはじめて証明した。さらに孔の内側には前駆体の性質に応じて異なる通り道が用意されていることがわかった。
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図4　Tom40のN末端部分はシャペロンを孔の出口に集めることにより、通過するタンパク質を効率よくシャペロンに引き渡す
Tom40のN末端部分は孔を貫いて反対側の膜間部でシャペロンタンパク質を集める。このことで孔を通過するタンパク質が効率よく外膜の反対側でシャペロンタンパク質に引き渡されることがわかった。
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図5　 TOM複合体は孔が３つの完成型と孔が２つの準備型の間を往き来している
TOM複合体はタンパク質を通過させる完成型（機能複合体）と新しくできたTom40を複合体に組み込むための準備型（Tom40組み込み用複合体）の間を往き来することで、常に新しい
Tom40サブユニットを古くなったTom40サブユニットと入れ替えていることが分かった。

概要

　ミトコンドリアは細胞内で生命活動に必要なエネルギーを産生し、ヒトではその正常機能がヒトの健康につながります。ミトコンドリアの機能低下は老化や様々な病態と関連することが
知られています。正常機能のミトコンドリアを維持するためには、ミトコンドリアの外（サイトゾル）からミトコンドリア内にミトコンドリアを構成する1000種におよぶタンパク質を配送する必要があります。
このミトコンドリアへのタンパク質搬入口として働くのが、複数のタンパク質が組み合わさって出来たTOM複合体です。今回研究グループは、TOM複合体でタンパク質の通り道となるTom40と
他のタンパク質、およびTOM複合体を通過中の前駆体タンパク質との精密な相互作用地図を作成することに成功しました。この相互作用地図から、Tom40がつくる円筒状（βバレル）構造の
孔を前駆体タンパク質が通ること、この孔の内側には通過するタンパク質の性質に応じてカスタマイズされた通り道が複数用意されていること、Tom40の孔の出口には、通過してきた前駆体タンパク質を
受け取るシャペロンタンパク質を集める仕掛けがあることが分かりました。さらにTOM複合体にはTom40から成る孔が3つの完成型（機能複合体）と、2分子のTom40から成る孔が2つの
準備型（Tom40組み込み用複合体）という2つの状態があり、それらの状態を往き来することで、常に新しいTom40をTOM複合体に組み込み、正常機能を維持できることが明らかになりました。
ミトコンドリアへのタンパク質搬入のメカニズムの解明により、ミトコンドリアへのタンパク質配送に関連する病気の治療法の開発や、ミトコンドリアへのタンパク質配送の効率を制御することで
老化を防ぐなどの可能性が開けることが期待されます。

　なお、本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ）戦略的創造研究推進事業チーム型研究（ＣＲＥＳＴ）の研究領域「ライフサイエンスの革新を目指した構造生命科学と先端的基盤技術
（研究総括：田中啓二（東京都医学総合研究所　所長））」における研究課題「ミトコンドリアをハブとする構造機能ネットワークの解明」の一環として行われました。

（以下略）

【生化学】ミトコンドリアの膜透過装置TOM複合体の相互作用地図の作成により、タンパク質搬入口として働く仕組みを解明 産総研など [転載禁止]©5ch.io

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