トランスロコン

トランスロコン（トランスロケーターまたは転座チャネルとも呼ばれる）は、膜を介したポリペプチドの転座に関連するタンパク質の複合体である。[ 1 ]真核^生物では、トランスロコンという用語は、標的シグナル配列を持つ新生ポリペプチドを細胞質から小胞体（ER）の内部（嚢または管腔）空間に輸送する複合体を指すことが最も一般的である。この転座プロセスでは、タンパク質が疎水性脂質二重層を通過する必要がある。同じ複合体は、新生タンパク質を膜自体に統合するためにも使用される（膜タンパク質）。原核生物では、同様のタンパク質複合体が（内部）細胞膜を介してポリペプチドを輸送するか、膜タンパク質を統合する。^[2]いずれの場合も、タンパク質複合体はSecタンパク質（Sec：分泌）から形成され、ヘテロ三量体のSec61がチャネルである。^[3]原核生物では、相同チャネル複合体はSecYEGとして知られている。^[4]

この記事は細胞の本来のトランスロコンに焦点を当てていますが、病原体は宿主の膜に他のトランスロコンを組み立てて、標的細胞に毒性因子を輸出することもできます。 ^[5]

転座チャネルは、原核生物では SecYEG、真核生物ではSec61と呼ばれるヘテロ三量体タンパク質複合体です。 ^{[6]これは、サブユニット SecY、SecE、および SecG で構成されます。このチャネルの構造は、アイドル状態では、}古細菌の X 線結晶構造解析によって解明されています。^[4] SecY は大きな細孔サブユニットです。側面から見ると、チャネルは砂時計の形をしており、両側に漏斗があります。細胞外漏斗には、アルファヘリックスから形成された小さな「プラグ」があります。膜の中央には、側鎖を内側に突き出した 6 つの疎水性アミノ酸の細孔リングから形成された構造があります。タンパク質の転座中、プラグは邪魔にならないように移動され、ポリペプチド鎖が細胞質漏斗から細孔リング、細胞外漏斗を通って細胞外空間に移動します。膜タンパク質の疎水性セグメントは側方ゲートを通って脂質相に横向きに出て、膜貫通セグメントとなる。^[4]

細菌では、SecYEGはSecDF、YajC、YidCと複合体を形成する。^{[7] [8]真核生物では、Sec61は}オリゴ糖転移酵素複合体、TRAP複合体、膜タンパク質TRAM（シャペロンの可能性あり）と複合体を形成する。シグナルペプチダーゼ複合体やSRP受容体などの他の成分については、トランスロコン複合体とどの程度まで一時的にしか結合しないのかは明らかではない。^[9]

このチャネルはペプチドをどちらの方向にも移動させるので、ペプチドを特定の方向に移動させるにはトランスロコン内の追加のシステムが必要です。転座には3つのタイプがあります。翻訳と同時に起こる共翻訳転座と、翻訳後に起こる2種類の翻訳後転座で、それぞれ真核生物と細菌に見られます。真核生物はBiPでタンパク質を展開し、他の複合体を使用してペプチドを輸送しますが、細菌はSecA ATPaseを使用します。^[10]

翻訳共存転座では、トランスロコンはリボソームと会合し、成長中の新生ポリペプチド鎖がリボソームトンネルから SecY チャネルへと移動します。トランスロコン (転座者) は、小胞体の疎水性膜を通るチャネルとして機能します ( SRPが解離し、翻訳が続行された後)。出現したポリペプチドは、ブラウン運動ラチェットによって駆動され、折り畳まれていないアミノ酸の鎖としてチャネルを通過します。翻訳が終了すると、シグナルペプチダーゼが新生タンパク質から短いシグナルペプチドを切り離し、ポリペプチドを小胞体の内部に自由に残します。^{[11] [12]}

真核生物では、小胞体へ転座するタンパク質はシグナル認識粒子（SRP）によって認識され、リボソームを小胞体上のSRP受容体に結合させる間、リボソームによるポリペプチドの翻訳を停止する。この認識イベントは、合成されるポリペプチドの最初の数コドンにある特定のN末端シグナル配列に基づいている。^[10]細菌もSRPを、真核生物のTRAMに似たシャペロンYidCとともに使用する。^{[13] [10]}

トランスロコンは膜タンパク質を正しい向きで小胞体の膜に転座させて組み込むこともできる。このプロセスのメカニズムは完全には解明されていないが、トランスロコンが膜貫通ヘリックスとなるアミノ酸配列中の疎水性領域を認識して処理する。プラグは停止転移配列によって閉じられ、埋め込まれたシグナル配列によって開かれ、開いた状態と閉じた状態の間で変化してヘリックスを異なる向きに配置する。^[10]

真核生物では、翻訳後の転座はBiPとSEC62 / SEC63 膜タンパク質複合体を含む他の複合体に依存します。この転座モードでは、Sec63 は BiP が ATP を加水分解するのを助け、ATP はペプチドに結合してそれを「引き出す」のです。このプロセスは、ペプチド全体が引き出されるまで他の BiP 分子に対して繰り返されます。^[10]

細菌では、同じプロセスがSecAと呼ばれる「押す」ATPase によって行われ、時には引っ張る役割を担う反対側の SecDF 複合体によって補助される。^[14] SecA ATPase は「押してスライドする」メカニズムを使用して、ポリペプチドをチャネル内を移動させる。ATP 結合状態では、SecA は 2 本のらせんフィンガーを介して基質内のアミノ酸のサブセットと相互作用し、それらを (ATP 加水分解によって) チャネル内に押し込む。その後、SecA が ADP 結合状態に入ると相互作用は弱まり、ポリペプチド鎖がどちらの方向にも受動的にスライドできるようになる。その後、SecA はペプチドの別のセクションをつかんで、このプロセスを繰り返す。^[10]

トランスロケータは、ポリペプチド（プロテアソームの標的となる損傷タンパク質など）を小胞体の嚢腔から細胞質に移動させることもできます。ERタンパク質は、細胞質内で26Sプロテアソームによって分解され、このプロセスは小胞体関連タンパク質分解として知られています。そのため、適切なチャネルによって輸送される必要があります。このレトロトランスロコンは、まだ謎に包まれています。

当初は、Sec61チャネルがこの逆行輸送を担っていると考えられていたが、これはSec61を介した輸送が必ずしも一方向ではなく双方向である可能性を示唆している。^[15]しかし、Sec61の構造はこの見解を裏付けておらず、ER腔から細胞質への輸送にはいくつかの異なるタンパク質が関与していると示唆されている。^[16]

• SecYタンパク質
• 61条
• タンパク質標的
• 細菌分泌システム