膜タンパク質の並べ替えモードを、翻訳後のミトコンドリアの輸入に標的化する共同翻訳性小胞体網膜からの切り替え

疎水性膜タンパク質は、疎水性シグナル配列によって媒介される小胞体（ER）膜を標的とした同時的に標的となっています。ミトコンドリア膜タンパク質は、疎水性特性にもかかわらずこのメカニズムを逃れます。ミトコンドリアATP結合カセット（ABC）トランスポーターアイソフォーム（ABC-ME）を使用して、ミトコンドリアへの膜タンパク質のソートを調べました。135-レシドN末端の親水性セグメント（N135）がない場合、膜ドメインはCOS7細胞のER膜に統合されました。可溶性タンパク質をミトコンドリアにインポートするのに十分な他のシーケンスは、膜ドメインをインポートできませんでした。N135は、他の膜タンパク質をミトコンドリアに輸入します。N135は、膜ドメインのERへの同時型標的ターゲティングを防止し、翻訳後の輸入をミトコンドリアに達成します。セルフリーシステムでは、N135はER膜の標的化を抑制しますが、信号認識粒子による疎水性セグメントの認識には影響しません。N135セグメントは、ミトコンドリアがない場合でも膜タンパク質のERターゲティングをブロックし、並べ替えモードを共同翻訳モードから翻訳後のミトコンドリアの輸入に切り替えると結論付けています。

Hydrophobic membrane proteins are cotranslationally targeted to the endoplasmic reticulum (ER) membrane, mediated by hydrophobic signal sequence. Mitochondrial membrane proteins escape this mechanism despite their hydrophobic character. We examined sorting of membrane proteins into the mitochondria, by using mitochondrial ATP-binding cassette (ABC) transporter isoform (ABC-me). In the absence of 135-residue N-terminal hydrophilic segment (N135), the membrane domain was integrated into the ER membrane in COS7 cells. Other sequences that were sufficient to import soluble protein into mitochondria could not import the membrane domain. N135 imports other membrane proteins into mitochondria. N135 prevents cotranslational targeting of the membrane domain to ER and in turn achieves posttranslational import into mitochondria. In a cell-free system, N135 suppresses targeting to the ER membranes, although it does not affect recognition of hydrophobic segments by signal recognition particle. We conclude that the N135 segment blocks the ER targeting of membrane proteins even in the absence of mitochondria and switches the sorting mode from cotranslational ER integration to posttranslational mitochondrial import.