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光合成生物では、葉緑体DNA（cpDNAまたはctDNA [ 1 ] ）としても知られるプラスチドDNA（ptDNA）は、一部の真核生物の細胞内に存在する光合成オルガネラである葉緑体、およびアピコプラストなどの一部の縮小したプラスチドに存在するDNAである。[ 2 ]葉緑体は、他のタイプのプラスチドと同様に、細胞核内のゲノムとは別のゲノムを含んでいる。葉緑体DNAの存在は、1959年に生化学的に同定され、 [ 3 ] 1962年に電子顕微鏡によって確認された。[ 4 ]葉緑体にリボソーム[ 5 ]が含まれ、タンパク質合成を行う[ 6 ]という発見により、葉緑体は遺伝的に半自律的であることが明らかになった。最初の完全な葉緑体ゲノム配列は、1986年に杉浦らによってタバコ（Nicotiana tabacum ）の、大関らによってゼニゴケ（ Marchantia polymorpha）の配列が発表された[ 7 ] [ 8 ] 。それ以来、さまざまな種の何万もの葉緑体ゲノムが配列決定されている。
葉緑体DNAは環状で、通常12万～17万塩基対の長さである。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]輪郭長は約30～60マイクロメートル、質量は約8000万～1億3000万ダルトンである。[ 12 ]
ほとんどの葉緑体は、葉緑体ゲノム全体が1つの大きな環状構造に結合しているが、渦鞭毛藻類の葉緑体は例外で、ゲノムは約40個の小さなプラスミドに分割されており、それぞれ2,000～10,000塩基対の長さである。[ 13 ]各ミニサークルには1～3個の遺伝子が含まれているが、[ 13 ]コーディングDNAを持たない空のプラスミドも発見されている。
葉緑体DNAは長い間環状構造であると考えられてきたが、葉緑体DNAはより一般的に線状構造をとることを示唆する証拠もある。[ 14 ]トウモロコシの葉緑体DNAの95%以上は、個々の環状ではなく、分岐した線状形態であることが観察されている。[ 13 ]
多くの葉緑体DNAには2つの逆方向反復配列が含まれており、これにより長い単一コピー領域（LSC）と短い単一コピー領域（SSC）が分離されている。[ 11 ]
逆反復配列の長さは大きく異なり、それぞれ4,000～25,000塩基対の長さである。[ 13 ]植物の逆反復配列はこの範囲の上限に近い傾向があり、それぞれ20,000～25,000塩基対の長さである。[ 11 ] [ 15 ] 逆反復配列領域には通常、3つのリボソームRNA遺伝子と2つのtRNA遺伝子が含まれるが、 4つから150を超える遺伝子まで拡張または縮小されることもある。 [ 13 ] 特定の逆反復配列のペアが完全に同一であることはまれであるが、常に互いに非常に似ており、協調進化の結果であると考えられる。[ 13 ]
逆反復領域は陸上植物間で高度に保存されており、変異はほとんど蓄積されない。[ 11 ] [ 15 ]シアノバクテリアと他の2つの葉緑体系統（緑藻類と紅藻類）のゲノムにも同様の逆反復が存在することから、葉緑体よりも古いと考えられているが、[ 13 ]エンドウや一部の紅藻類[ 13 ]などの葉緑体DNAはその後逆反復を失っている。[ 15 ] [ 16 ]紅藻類のポルフィラのように、逆反復の1つを反転させたものもある（直接反復になっている）。[ 13 ]逆反復は葉緑体ゲノムの残りの部分を安定化させるのに役立っている可能性があり、逆反復セグメントの一部を失った葉緑体DNAは再編成されやすい傾向がある。[ 16 ]
若い葉では、各葉緑体には約100コピーのDNAが含まれていますが、古い葉では15～20コピーに減少します。[ 1 ]これらは通常、複数の同一の葉緑体DNA環を含むことができる核様体に詰め込まれています。各葉緑体には多数の核様体が見られます。[ 12 ]
葉緑体DNAは真のヒストンとは関連付けられていないが[ 17 ]、紅藻類では、葉緑体DNAによってコードされるヒストン様葉緑体タンパク質（HC）が発見されており、これが各葉緑体DNA環を核様体にしっかりと詰め込んでいる[ 18 ] 。
原始的な紅藻類では、葉緑体DNAヌクレオイドは葉緑体の中心に集まっているが、緑色植物ではヌクレオイドはストロマ全体に分散している。[ 18 ]
33,000を超える葉緑体ゲノムが配列決定され、NCBIオルガネラゲノムデータベースからアクセス可能となっている。[ 19 ]最初の葉緑体ゲノムは1986年にタバコ（Nicotiana tabacum）[ 20 ]とゼニゴケ（Marchantia polymorpha ） [ 21 ]から配列決定された。シアノバクテリアSynechocystisの遺伝子配列とシロイヌナズナの葉緑体ゲノムの遺伝子配列を比較することで、葉緑体の細胞内共生起源が確認された。 [ 22 ] [ 23 ]また、シアノバクテリアの祖先から核ゲノムへの遺伝子転移が相当程度に及んでいることも明らかになった。
ほとんどの植物種では、葉緑体ゲノムは約 120 個の遺伝子をコードしています。[ 24 ] [ 25 ]これらの遺伝子は主に光合成機構のコアコンポーネントと、それらの発現と組み立てに関与する因子をコードしています。[ 26 ]陸上植物の種全体で、葉緑体ゲノムによってコードされる遺伝子のセットはかなり保存されています。これには、4 つのリボソーム RNA、約 30 個のtRNA、21 個のリボソームタンパク質、およびプラスチド遺伝子発現に関与するプラスチドコードRNA ポリメラーゼ複合体の 4 つのサブユニットが含まれます。 [ 26 ]大きなRubiscoサブユニットと 28 個の光合成チラコイドタンパク質は、葉緑体ゲノム内にコードされています。[ 26 ]
時間の経過とともに、葉緑体ゲノムの多くの部分が宿主の核ゲノムに転移しました[ 9 ] [ 10 ] [ 27 ]。このプロセスは内共生遺伝子転移と呼ばれます。その結果、葉緑体ゲノムは自由生活性のシアノバクテリアのゲノムに比べて大幅に縮小しています。葉緑体には60～100個の遺伝子が含まれている可能性がありますが、シアノバクテリアのゲノムには1500個以上の遺伝子が含まれていることがよくあります[ 28 ] 。寄生性のピロスタイルはtRNAのプラスチド遺伝子さえ失っています[ 29 ]。対照的に、細菌を含むさまざまなドナーから葉緑体に遺伝子が転移した例はごくわずかしか知られていません[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] 。
共生遺伝子伝達は、多くのクロムアルベオラータ系統で葉緑体が失われたことを知る手がかりとなります。葉緑体が最終的に失われたとしても、以前の宿主の核に提供された遺伝子は残り、失われた葉緑体の存在の証拠となります。例えば、珪藻（ヘテロコント藻類）は現在、紅藻由来の葉緑体を持っていますが、珪藻の核に多くの緑藻遺伝子が存在することは、珪藻の祖先（おそらくすべてのクロムアルベオラータの祖先でもある）がかつて緑藻由来の葉緑体を持っており、それが後に紅藻に置き換わったという証拠となります。[ 33 ]
陸上植物では、核内のDNAの約11～14%が葉緑体由来であることが分かっており[ 34 ] 、シロイヌナズナでは最大18%に達し、これは約4,500個のタンパク質コード遺伝子に相当する[ 35 ] 。陸上植物では、葉緑体DNAから核ゲノムへの遺伝子の転移が最近いくつか起こっている[ 10 ] 。
葉緑体には約3000種類のタンパク質が存在し、そのうち約95%は核遺伝子によってコードされている。葉緑体のタンパク質複合体の多くは、葉緑体ゲノムと宿主の核ゲノムの両方のサブユニットから構成されている。そのため、タンパク質合成は葉緑体と核の間で調整されなければならない。葉緑体は主に核の制御下にあるが、葉緑体は核内の遺伝子発現を調節するシグナルを発信することもあり、これは逆行性シグナル伝達と呼ばれる。[ 36 ]
葉緑体内のタンパク質合成は、葉緑体自身のゲノムによってコードされるRNAポリメラーゼに依存しており、これは細菌に見られるRNAポリメラーゼと関連している。葉緑体には、植物の核ゲノムによってコードされる謎の2番目のRNAポリメラーゼも含まれている。2つのRNAポリメラーゼは、葉緑体ゲノム内の異なる種類のプロモーターを認識して結合する可能性がある。 [ 37 ]葉緑体内のリボソームは細菌のリボソームに似ている。[ 38 ]
翻訳に用いられる転移RNA （tRNA）のセットは、部分的に葉緑体ゲノムによってコードされている。ほとんどの種子植物では、葉緑体ゲノムは約30個のtRNAしかコードしておらず、これは従来のウォブル塩基対形成によって61個のセンスコドンすべてを読み取るのに必要な数よりも少ない。この縮小されたセットで十分なのは、スーパーウォブルと呼ばれる拡張されたウォブリングの形態によるもので、1つのtRNAが特定のコドンファミリーの4つのコドンすべてを解読できるからである。[ 39 ]これらのtRNAにアミノアシルtRNAを結合させるアミノアシルtRNA合成酵素は、葉緑体翻訳装置の他のほとんどの構成要素と同様に、核にコードされ、葉緑体に輸送される。[ 40 ]葉緑体翻訳の速度自体は、光や葉緑体の酸化還元状態などの環境シグナルに応じて調節され、タンパク質合成と光合成活性の協調に役立っている。[ 40 ]
RNA編集とは、タンパク質への翻訳前にmRNA転写産物中のヌクレオチドを挿入、削除、置換することである。葉緑体内の酸化環境が強いため突然変異率が高くなり、機能的な配列を維持するために転写後修復が必要となる。葉緑体エディトソームは、転写産物上の非常に特定の場所でC→UおよびU→Cに置換する。これにより、アミノ酸のコドンを変更したり、AUG開始コドンを追加したり、早期UAA終止コドンを除去したりすることで、機能しない偽遺伝子を修復することができる。[ 41 ]
エディトソームは、編集部位の上流にあるシス配列を認識して結合します。結合部位と編集部位の間の距離は、エディトソームに関与する遺伝子とタンパク質によって異なります。核ゲノム由来の数百種類のPPRタンパク質がRNA編集プロセスに関与しています。これらのタンパク質は35merの繰り返しアミノ酸から構成されており、その配列が編集された転写産物のシス結合部位を決定します。[ 41 ]
ゼニゴケ類、コケ類、シダ類などの基底的な陸上植物には数百もの異なる編集部位があるのに対し、顕花植物には通常30～40箇所程度しかない。エピファグス・バージニアナなどの寄生植物ではRNA編集が失われ、光合成遺伝子の機能が失われる。[ 42 ]
葉緑体DNA（cpDNA）の複製機構は決定的に解明されていませんが、2つの主要なモデルが提案されています。科学者たちは1970年代から電子顕微鏡を用いて葉緑体の複製を観察しようと試みてきました。 [ 43 ] [ 44 ]顕微鏡実験の結果から、葉緑体DNAは二重置換ループ（Dループ）を用いて複製されるという考えが生まれました。Dループが環状DNAを移動する際に、シータ中間体（ケアンズ複製中間体とも呼ばれる）を形成し、ローリングサークル機構で複製を完了します。[ 43 ] [ 14 ]複製は特定の起点から始まり、複数の複製フォークが開いて複製機構がDNAを複製します。複製が続くとフォークは成長し、最終的に収束します。新しいcpDNA構造が分離し、娘cpDNA染色体が形成されます。
初期の顕微鏡実験に加えて、このモデルはcpDNAに見られる脱アミノ化の量によっても裏付けられています。 [ 43 ]脱アミノ化はアミノ基が失われるときに起こり、塩基の変化を引き起こすことが多い突然変異です。アデニンが脱アミノ化されると、ヒポキサンチン（H）になります。ヒポキサンチンはシトシンに結合することができ、HC塩基対が複製されるとGCになります（したがって、A→G塩基変化）。[ 45 ]
cpDNAには、A→G脱アミノ化の勾配がいくつか存在する。DNAは一本鎖になると脱アミノ化反応を受けやすくなる。複製フォークが形成されると、複製されていない鎖は一本鎖となり、A→G脱アミノ化のリスクにさらされる。したがって、脱アミノ化の勾配は、複製フォークが存在した可能性が最も高く、最初に開いた方向を示している（最も勾配が高いのは、開始部位に最も近い。なぜなら、開始部位は最も長い時間一本鎖であったからである）。[ 43 ]このメカニズムは今日でも有力な理論であるが、2番目の理論では、ほとんどのcpDNAは実際には線状であり、相同組換えによって複製されると示唆されている。さらに、遺伝物質のごく一部だけが環状染色体に保持され、残りは分岐、線状、またはその他の複雑な構造になっていると主張している。[ 43 ] [ 14 ]
cpDNA に関する主な競合モデルの 1 つは、ほとんどの cpDNA は線状であり、バクテリオファージ T4と同様の相同組換えと複製構造に関与していると主張している。[ 14 ]トウモロコシなどの一部の植物には線状の cpDNA があり、さらに多くの植物には科学者がまだ理解していない複雑な構造が含まれていることが確立されている。[ 14 ]しかし、今日の主流の見解は、ほとんどの cpDNA は環状であるということである。cpDNA に関する最初の実験が行われたとき、科学者は線状構造に気付いたが、これらの線状形態は壊れた環状DNAによるものだと考えた。[ 14 ] cpDNA 実験で見られる分岐した複雑な構造が、連結した環状DNAや壊れた環状DNAのアーティファクトではなく、実際のものである場合、D ループ複製機構では、これらの構造がどのように複製されるかを説明するには不十分である。[ 14 ]同時に、相同組換えでは、プラスチドゲノムに見られる複数の A → G 勾配を説明できない。[ 43 ]この欠点は、線形構造理論の最大の欠点の1つである。
多数の葉緑体遺伝子が核へ移動するということは、葉緑体で翻訳されるはずだった多くの葉緑体タンパク質が細胞質で合成されることを意味する。つまり、これらのタンパク質は葉緑体へ戻され、少なくとも2つの葉緑体膜を通って輸送されなければならない。[ 46 ]
興味深いことに、転移した遺伝子のタンパク質産物の約半分は、葉緑体に戻されることさえありません。多くは外適応となり、細胞分裂、タンパク質輸送、さらには病害抵抗性への関与など、新しい機能を獲得しました。いくつかの葉緑体遺伝子はミトコンドリアゲノムに新たな居場所を見つけました。そのほとんどは機能しない偽遺伝子になりましたが、いくつかのtRNA遺伝子は依然としてミトコンドリアで機能しています。[ 28 ]転移した葉緑体DNAタンパク質産物の一部は分泌経路に送られます[ 28 ]（ただし、多くの二次プラスチドは宿主の細胞膜に由来する最外膜で囲まれているため、細胞質から葉緑体に到達するには細胞膜を通過する必要があり、細胞外空間に向かう場合と同様であるため、トポロジー的には細胞の外側にあります。そのような場合、葉緑体標的タンパク質は最初は分泌経路に沿って移動します）。[ 47 ]
葉緑体を獲得した細胞はすでにミトコンドリア（およびペルオキシソーム、分泌用の細胞膜）を持っていたため、新しい葉緑体宿主は葉緑体タンパク質が間違った細胞小器官に送られるのを避けるために独自のタンパク質ターゲティングシステムを発達させる必要があった。[ 46 ]
ポリペプチドはタンパク質の前駆体であり、アミノ酸の鎖です。ポリペプチドの両端は、 N末端（アミノ末端）とC末端（カルボキシル末端）と呼ばれます。[ 48 ]核遺伝子によってコードされる多くの（ただしすべてではない）[ 49 ]葉緑体タンパク質では、ポリペプチドのN末端に切断可能なトランジットペプチドが付加され、ポリペプチドを葉緑体へ輸送するのを助けます[ 46 ] [ 50 ]（N末端トランジットペプチドは、ポリペプチドを植物ミトコンドリアへ輸送するためにも使用されます）。[ 51 ] N末端トランジット配列は、ポリペプチドの「前」端に位置するため、プレシークエンスとも呼ばれます[ 46 ] 。リボソームはN末端からC末端に向かってポリペプチドを合成します。[ 48 ]
葉緑体輸送ペプチドは、長さとアミノ酸配列に大きなばらつきがある。[ 50 ] 20～150アミノ酸の長さになることもある[ 46 ]。これは異常に長い長さであり、輸送ペプチドは実際には異なる機能を持つドメインの集合体であることを示唆している。 [ 50 ]輸送ペプチドは正に帯電している傾向があり、[ 46 ]セリン、トレオニン、プロリンなどの水酸化アミノ酸が豊富で、アスパラギン酸やグルタミン酸などの酸性アミノ酸が少ない。[ 50 ]水溶液中では、輸送配列はランダムコイルを形成する。[ 46 ]
ただし、すべての葉緑体タンパク質がN末端切断可能な輸送ペプチドを含むわけではありません。[ 46 ]輸送配列がタンパク質自体の機能部分に含まれているものもあります。 [ 46 ]輸送配列がC末端に付加されているものもあります。[ 52 ] N末端標的配列を持たないポリペプチドのほとんどは、葉緑体外膜に送られるもので、少なくとも1つは葉緑体内膜に送られます。[ 46 ]
葉緑体ポリペプチドが細胞質内のリボソームで合成された後、ATPエネルギーを使用して、輸送配列中の多くの（ただしすべてではない）ポリペプチドをリン酸化、つまりリン酸基を付加することができる。 [ 46 ]セリンとトレオニン（どちらも葉緑体輸送配列に非常に多く含まれており、配列の20～30%を占める）[ 53 ]は、リン酸基を受け入れるアミノ酸であることが多い。[ 51 ] [ 53 ]リン酸化を行う酵素は葉緑体ポリペプチドに特異的であり、ミトコンドリアやペルオキシソーム向けのポリペプチドは無視する。[ 53 ]
リン酸化によってポリペプチドの形状が変化し、[ 53 ] 14-3-3タンパク質がポリペプチドに結合しやすくなる。 [ 46 ] [ 54 ]植物では、14-3-3タンパク質は葉緑体前駆体タンパク質にのみ結合する。[ 51 ]また、ポリペプチドが時期尚早に折り畳まれるのを防ぐ熱ショックタンパク質Hsp70にも結合する。[ 46 ]これは、葉緑体タンパク質が活性型になり、間違った場所（細胞質）で葉緑体機能を実行するのを防ぐため重要である。[ 51 ] [ 54 ]同時に、葉緑体で認識され、輸送されるのに十分な形状を維持する必要がある。[ 51 ]
熱ショックタンパク質と14-3-3タンパク質は共に細胞質誘導複合体を形成し、葉緑体ポリペプチドが葉緑体内へ輸送されやすくなる。[ 46 ]
あるいは、葉緑体前駆タンパク質の輸送ペプチドがリン酸化されていない場合でも、葉緑体前駆タンパク質は熱ショックタンパク質またはToc159に結合することができる。これらの複合体は、 GTPエネルギーを使用して葉緑体外膜上のTOC複合体に結合することができる。[ 46 ]
TOC複合体、すなわち外葉緑体膜上のトランスロコンは、外葉緑体膜を介して前駆体タンパク質を輸送するタンパク質の集合体である。TOC複合体の5つのサブユニットが同定されている。2つのGTP結合タンパク質Toc34とToc159、タンパク質輸送トンネルToc75、さらにタンパク質Toc64 [ 46 ]とToc12 [ 49 ]である。
最初の3つのタンパク質は、1つのToc159、4～5つのToc34、および4つのToc75からなるコア複合体を形成し、直径13ナノメートルの円盤に4つの穴を形成します。コア複合体全体の重量は約500キロダルトンです。他の2つのタンパク質、Toc64とToc12はコア複合体と関連していますが、その一部ではありません。[ 49 ]
Toc34は、疎水性のC末端テールによって外葉緑体膜に固定されている膜貫通タンパク質である[ 56 ]。[ 46 ] [ 54 ]しかし、大きなグアノシン三リン酸（GTP）結合ドメインを含むタンパク質の大部分はストロマに突き出ている[ 54 ] 。
Toc34 の役割は、細胞質で葉緑体前駆タンパク質を捕捉し、それを TOC 複合体の残りの部分に渡すことです。[ 46 ] ATPに似たエネルギー分子であるGTPが Toc34 に結合すると、このタンパク質は細胞質内の多くの葉緑体前駆タンパク質に結合しやすくなります。[ 46 ]葉緑体前駆タンパク質の存在により、Toc34 は GTP をグアノシン二リン酸(GDP) と無機リン酸に分解します。この GTP の喪失により、Toc34 タンパク質は葉緑体前駆タンパク質を放出し、次の TOC タンパク質に渡します。[ 46 ]その後、Toc34 は、おそらく未知のGDP 交換因子の助けを借りて、枯渇した GDP 分子を放出します。Toc159のドメインが、 GDP 除去を実行する交換因子である可能性があります。その後、Toc34 タンパク質は別の GTP 分子を取り込み、サイクルを再び開始できます。[ 46 ]
Toc34はリン酸化によって不活性化される。葉緑体外膜上を漂うプロテインキナーゼはATPを用いてToc34タンパク質にリン酸基を付加し、Toc34が別のGTP分子を受け取ることができなくなり、タンパク質の活性が阻害される。これは葉緑体へのタンパク質輸送を調節する方法となる可能性がある。[ 46 ] [ 54 ]
シロイヌナズナには、 AtToc33とAtToc34という2つの相同タンパク質（ Atはシロイヌナズナの略があり、 [ 46 ] [ 54 ]それぞれエンドウのToc34（ ps Toc34と呼ばれる）とアミノ酸配列が約60%同一である。 [ 54 ] AtToc33はシロイヌナズナで最も一般的であり、 [ 54 ]リン酸化によってオフにできるため、Toc34の機能的類似体である。一方、AtToc34はリン酸化されない。 [ 46 ] [ 54 ]
Toc159は、 Toc34と同様に、GTP結合TOCサブユニットです。Toc159は3つのドメインを持っています。N末端には、酸性アミノ酸に富み、タンパク質の長さの約半分を占めるAドメインがあります。[ 46 ] [ 56 ] Aドメインはしばしば切断され、 Toc86と呼ばれる86キロダルトンの断片が残ります。[ 56 ]中央には、Toc34の相同GTP結合ドメインと非常によく似たGTP結合ドメインがあります。[ 46 ] [ 56 ] C末端には、タンパク質を葉緑体外膜に固定する親水性Mドメインがあります。 [ 46 ] [ 56 ]
Toc159はおそらくToc34とよく似た働きをし、GTPを使って細胞質内のタンパク質を認識する。リン酸化によって調節されるが、Toc34をリン酸化するタンパク質キナーゼとは異なるタンパク質キナーゼによる。[ 49 ]そのMドメインは葉緑体前駆体タンパク質が通過するトンネルの一部を形成し、 GTPからのエネルギーを使って前駆体タンパク質を押し出す力を提供しているようだ。[ 46 ]
Toc159は常にTOC複合体の一部として見つかるわけではなく、細胞質に溶解している状態でも見つかっています。これは、細胞質内の葉緑体前駆体タンパク質を見つけてTOC複合体に運ぶシャトルとして機能している可能性を示唆しています。ただし、この挙動を直接示す証拠はあまり多くありません。[ 46 ]
シロイヌナズナには、 Toc159、Toc132、Toc120、Toc90というToc159タンパク質のファミリーが存在することが分かっている。これらのタンパク質はAドメインの長さが異なり、Toc90ではAドメインが完全に消失している。Toc132、Toc120、Toc90は非光合成前駆体タンパク質などの物質を輸送する特殊な機能を持っているようで、Toc159を代替することはできない。[ 46 ]
Toc75は、葉緑体外膜に最も多く存在するタンパク質です。これは、TOC孔の大部分を形成する膜貫通チューブです。Toc75は、16枚のβシートで裏打ちされたβバレルチャネルです。[ 46 ]このチャネルが形成する穴は、両端で約2.5ナノメートルの幅があり、最も狭い部分では直径約1.4～1.6ナノメートルに縮小します。これは、部分的に折り畳まれた葉緑体前駆体タンパク質が通過できるほどの幅です。[ 46 ]
Toc75は葉緑体前駆体タンパク質にも結合できますが、Toc34やToc159に比べるとその能力ははるかに劣ります。[ 46 ]
シロイヌナズナには、それらをコードする遺伝子の染色体上の位置によって命名された複数のToc75アイソフォームが存在する。AtToc75 IIIはこれらのうち最も豊富に存在する。 [ 46 ]
TICトランスロコン、または葉緑体内膜トランスロコン上のトランスロコン[ 46 ]は、葉緑体内膜を介してタンパク質を輸送する別のタンパク質複合体です。葉緑体ポリペプチド鎖は、おそらく多くの場合、2つの複合体を同時に通過しますが、TIC複合体は膜間腔で失われた前駆体タンパク質を回収することもできます。[ 46 ]
TOCトランスロコンと同様に、TICトランスロコンは、Tic110、Tic40、Tic21などの緩やかに結合した周辺タンパク質に囲まれた大きなコア複合体を持っています。[ 57 ] コア複合体は約100万ダルトンの重さで、 Tic214、Tic100、Tic56、Tic20 Iを含み、それぞれ3つずつ含まれている可能性があります。[ 57 ]
Tic20は、4つの膜貫通αヘリックスを持つと考えられている膜貫通タンパク質である。[ 46 ] 100万ダルトンのTIC複合体に含まれている。[ 57 ]細菌のアミノ酸トランスポーターやミトコンドリア輸入タンパク質Tim17 [ 46 ] （ミトコンドリア内膜上のトランスロカーゼ） [58]に類似しているため、TIC輸入チャネルの一部であると提案されている。[ 46 ]ただし、これに関するin vitroでの証拠はない。 [ 46 ]シロイヌナズナでは、葉緑体外膜に約5個のToc75タンパク質が存在するのに対し、葉緑体内膜には2個のTic20 Iタンパク質（シロイヌナズナにおけるTic20の主要形態）が存在することが知られている。[ 57 ]
Tic214、Tic100、Tic56とは異なり、Tic20はシアノバクテリアとほぼすべての葉緑体系統に相同な近縁種を持ち、最初の葉緑体内共生以前に進化していたことを示唆している。Tic214 、Tic100、Tic56は葉緑体葉緑体に特有のものであり、後に進化していたことを示唆している。[ 57 ]
Tic214は、214キロダルトン弱の質量を持つことから名付けられた、別のTICコア複合体タンパク質です。1786個のアミノ酸からなり、 N末端に6つの膜貫通ドメインを持つと考えられています。Tic214は、葉緑体DNA、より具体的には最初のオープンリーディングフレームycf1によってコードされていることで注目に値します。Tic214とTic20は、おそらく100万ダルトンのTIC複合体のうち、膜全体に渡る部分を構成しています。Tic20は複合体内部に埋もれていますが、Tic214は葉緑体内膜の両側に露出しています。[ 57 ]
Tic100は核にコードされた871個のアミノ酸からなるタンパク質である。871個のアミノ酸の総質量は10万ダルトンをわずかに下回る。成熟したタンパク質は葉緑体に取り込まれる際にアミノ酸を失わない（切断可能な輸送ペプチドを持たない）ため、Tic100と名付けられた。Tic100は、葉緑体膜間腔に面する側の100万ダルトン複合体の端に存在する。[ 57 ]
Tic56もまた核コードタンパク質である。その遺伝子がコードする前駆体タンパク質は527個のアミノ酸からなり、分子量は約6万2千ダルトンである。成熟型はおそらく、葉緑体に取り込まれる際に5万6千ダルトンまで短縮される処理を受けると考えられる。Tic56は主に100万ダルトン複合体の中に埋め込まれている。[ 57 ]
Tic56とTic100は陸上植物の間で高度に保存されているが、機能が知られているタンパク質とは似ていない。どちらも膜貫通ドメインを持たない。[ 57 ]
葉緑体あたりのctDNAのコピー数。
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