タンパク質の酵母ミトコンドリア動態とプールへの輸送

酵母細胞の二重同位体パルス標識により、ミトコンドリア膜、ミトコンドリアマトリックス、および細胞質ゾルクタンパク質、F1アトーゼのアルファサブユニット、およびグリセラルデヒド酸3ホスパン酸のアルファ、ベータ、およびガンマサブユニットの総ミトコンドリア膜の9度Cでの標識の速度論を決定しました。デヒドロゲナーゼ。細胞質タンパク質と比較して、ミトコンドリアタンパク質のいずれも標識の取り込みに遅れを示すものはないことがわかります。これらの結果は、オルガネラへの輸送を待っているミトコンドリアタンパク質の大きなプールのサイトゾルの存在に反対しています。パルス停止中のシクロヘキシミドの添加[35S]メチオニンの取り込みは、ミトコンドリア膜およびサイトゾルタンパク質への急速に（約1分）、同一の速度論を備えています。しかし、サイトゾルタンパク質と比較して、コールドメチオニン（9度Cで約1.5分間のT1/2）の追跡後にミトコンドリアへの標識の持続的な取り込みがあります。この継続的な組み込みは、翻訳のラウンドの完了に加えて、いくつかの輸送プロセスを反映していると結論付けています。タンパク質合成の同期「再起動」中に細胞が標識されると、mRNAからのリボソームの流出が0度Cで4時間インキュベートするか、5 mMのオーリントリカルボン酸で処理することにより、最初に誘導された場合、初期の組み込み速度はミトコンドリアタンパク質へのラベルは、サイトゾルタンパク質のそれに遅れているようになりました。これらの結果と付随するレポートの結果（Ades、I.Z。、およびButow、R.A。（1980）J。Biol。Chem。255、9918-9924）は、ミトコンドリアタンパク質に特異的なmRNAの翻訳が細胞質で起こることを提案し、その後、少なくともポリソームの一部が輸送され、ミトコンドリア外膜に結合し、その後、新しく合成されたポリペプチドがミトコンドリアへの翻訳と移動が完了します。酵母のミトコンドリアへのタンパク質輸送に関する利用可能なすべてのデータを考慮して、我々は、翻訳後輸送を必ずしも相互に排他的ではないプロセスによって、タンパク質のミトコンドリアへの輸送におけるミトコンドリアの外側膜機能に結合した細胞質ポリソームを結論付けます。

By double isotope pulse-labeling of yeast cells, we determined the kinetics of labeling at 9 degrees C of total mitochondrial membrane, mitochondrial matrix, and cytosolic proteins, the alpha, beta, and gamma subunits of F1 ATPase, and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase. We find that none of the mitochondrial proteins show a lag in the incorporation of label compared to cytosolic proteins. These results argue against the existence in the cytosol of large pools of mitochondrial proteins awaiting transport into the organelle. Cycloheximide addition during the pulse stops [35S]methionine incorporation into mitochondrial membrane and cytosolic proteins rapidly (approximately 1 min) and with identical kinetics. Compared to cytosolic protein, however, there is a persistent incorporation of label into mitochondria after a chase with cold methionine (t1/2 approximately 1.5 min at 9 degrees C) which cannot be accounted for solely by chain completion. We conclude that this continued incorporation reflects some transport process in addition to a completion of a round of translation. When cells are labeled during a synchronous "restart" of protein synthesis, where ribosome run-off from mRNA was first induced either by incubating cells for 4 h at 0 degrees C or by treatment with 5 mM aurintricarboxylic acid, the initial rate of incorporation of label into mitochondrial protein now lags behind that of cytosolic proteins. From these results and those in the accompanying report (Ades, I.Z., and Butow, R.A. (1980) J. Biol. Chem. 255, 9918-9924) we propose that the translation of mRNA specific for mitochondrial proteins takes place in the cytoplasm and that at least a portion of the polysomes are then transported and bind to the outer mitochondrial membrane, followed by completion of translation and transfer of the newly synthesized polypeptides into the mitochondria. From a consideration of all of the available data on protein transport into mitochondria in yeast, we conclude that cytoplasmic polysomes bound to the outer mitochondrial membrane function in the transport of proteins into mitochondria by a process not necessarily mutually exclusive of post-translational transport.