導入
膜タンパク質の翻訳と同時に挿入すると、翻訳中にタンパク質を膜に挿入できます。このプロセスでは、膜貫通αヘリックスタンパク質の形成のみが可能になります。モノトピックタンパク質または膜貫通βバレルタンパク質の膜挿入は、膜貫通αヘリックスを持つ特定のタンパク質の場合と同様、翻訳後機構によって行われます。
I 型膜タンパク質の翻訳と同時に挿入
ステップ1
翻訳と同時に挿入は、真核生物の小胞体(ER) の膜 (原核生物では原形質膜) の近くで行われます。 I 型膜タンパク質の翻訳は、シグナルペプチド(PS) と呼ばれる特定の N 末端配列を持つサイトゾルで始まります。 PS はリボソームを離れるとすぐに SRP (信号認識粒子) によって認識されます。 SRP は PS およびリボソームに結合し、翻訳を遅らせたり、場合によっては停止させたりします。
ステップ2
PS が認識されると、タンパク質は膜にアドレス指定されます。哺乳類では、SRP は細網膜受容体である SR (SRP Receptor) によって認識されます。 SRP-SR相互作用は GTP によって制御されます。 GTP が SRP54 に結合すると、SRP と PS が解離します。 GTP が SRα サブユニットに結合すると、SRP-SR アンカーリングが安定化します。 SRP-PS複合体の不安定化は、リボソームを転座複合体、つまりトランスロコンに固定することによって補われます。
ステップ3
小胞体膜を通過する移動が始まります。最初に、シグナルペプチドがトランスロコンによって認識され、チャネルに入り始めます。 SRP-SR複合体はリボソームから解離します。 GTP が GDP に加水分解された後、SRP は SR から分離され、再び動作可能になります。リボソームはブロックされなくなり、mRNA の翻訳を再開します。合成されるペプチドは、トランスロコンチャネルに直接向けられます。
ステップ4
この時点で、リボソームはトランスロコンに強く結合します。シグナルペプチドは、トランスロコンおよび転座複合体のサテライト糖タンパク質である TRAM (Translocating Chain Associating Membrane Protein) と接触していることがわかります。 TRAM は、転座中にシステム的には必要ありません。膜タンパク質の挿入には依然として必要な場合が多いようです。 PS と TRAM 間の接触は、トランスロコンの周囲にある Sec61 によって形成されたチャネルの開口部のおかげで可能です。
ステップ5
ポリペプチドの合成は続行されます。ポリペプチドの移動をブロックする特定の疎水性配列が合成されるまで、伸長するにつれて膜を越えて移動します。このシーケンスは停止転送信号(SAT) と呼ばれます。 SAT は約 20 個の疎水性残基で構成されています。その疎水性のおかげで、それはシグナルペプチドと同じ経路をたどり、転座複合体の周縁で発見され、おそらくTRAMと接触している。この変換は、トランスロコンの横方向の開口部のおかげで可能です。
同時に、PS は、切断部位がシグナル ペプチダーゼ (SPase) にアクセス可能になるとすぐに切断されます。切断部位は PS の C 末端にあります。切断された PS はその後分解されます。その残骸は細胞質ゾルで見つかります。その間も翻訳は続きます。リボソームはトランスロコンに結合したままですが、合成中の C 末端部分はトランスロコンを介して転送されなくなります。
ステップ6
I 型膜タンパク質の翻訳が完了しました。タンパク質は、正しい膜トポロジー、つまり細胞質ゾル外の N 末端部分と細胞質ゾル内 C 末端部分を持って直接挿入されました。この挿入は、分泌されたタンパク質を外部環境に輸出する経路をとりました。また、膜環境へのタンパク質の挿入を可能にする疎水性配列 SAT も必要でした。したがって、SAT はタンパク質の膜アンカーを構成します。翻訳と同時に挿入することは、最終的には部分的な転移と考えることができます。ただし、トランスロコンには他の機能があることを知っておく必要があります。たとえば、逆方向に作用して、転送されているタンパク質をサイトゾルに送り返すことができます。次に、逆転座について話します。したがって、翻訳と同時に起こる転座は非常に柔軟な機構であり、間違いなく細胞によって非常に細かく制御されています。