葉緑体前タンパク質は、輸入中のTOC159受容体の二量体界面に結合します

ほとんどの葉緑体タンパク質は、葉緑体の外側（TIC）および内側（TIC）エンベロープ膜のトランスロコンを介して高分子量の前タンパク質としてサイトゾルで合成されます。TOC159は主要な受容体として機能し、その二量体GTPaseドメインを介して前タンパク質を直接結合します。TOC159がプレタンパク質の輸入を媒介する方法の分子理解に向けた最初のステップとして、人工植生とシュートイインと結合した結合前タンパク質と結合した前タンパク質によって切断を使用して、PEA（Pisum sativum）のTOC159 GTPaseドメイン（Pisum sativum）のTOC159 GTPaseドメイン（Pisum sativum）のプレタンパク質結合領域をマッピングしました。システイン架橋。私たちの結果は、TOC159Gのダイマー界面とスイッチII領域の残基が前タンパク質に近接していることを示しています。プレタンパク質の成熟部分は二量体界面で優先的に観察されましたが、通過ペプチドは両方の領域で等しく見られました。ダイマー界面に配置されたシステインを含むToc159を発現するトランスジェニック植物からの葉緑体は、結合前タンパク質との架橋の増加を示しました。私たちのデータは、プレタンパク質の輸入中に、TOC159Gダイマーの外観とダイマー界面がプレタンパク質を転座させることを示唆しています。これは、TOC159のダイマーモノマー変換によって誘導される立体構造変化がプレタンパク質の輸入を促進する上で直接的な役割を果たすモデルと一致しています。

Most chloroplast proteins are synthesized in the cytosol as higher molecular weight preproteins and imported via the translocons in the outer (TOC) and inner (TIC) envelope membranes of chloroplasts. Toc159 functions as a primary receptor and directly binds preproteins through its dimeric GTPase domain. As a first step toward a molecular understanding of how Toc159 mediates preprotein import, we mapped the preprotein-binding regions on the Toc159 GTPase domain (Toc159G) of pea (Pisum sativum) using cleavage by bound preproteins conjugated with the artificial protease FeBABE and cysteine-cysteine cross-linking. Our results show that residues at the dimer interface and the switch II region of Toc159G are in close proximity to preproteins. The mature portion of preproteins was observed preferentially at the dimer interface, whereas the transit peptide was found at both regions equally. Chloroplasts from transgenic plants expressing engineered Toc159 with a cysteine placed at the dimer interface showed increased cross-linking to bound preproteins. Our data suggest that, during preprotein import, the Toc159G dimer disengages and the dimer interface contacts translocating preproteins, which is consistent with a model in which conformational changes induced by dimer-monomer conversion in Toc159 play a direct role in facilitating preprotein import.