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[15.04월]박준원교수 연구실-Cytosolic targeting factor AKR2A captures chloroplast outer membrane-localized client proteins at the ribosome during translation

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작성자 최고관리자 댓글 조회 작성일 15-04-23 17:17

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Cytosolic targeting factor AKR2A captures chloroplast outer membrane-localized client proteins at the ribosome during translation


Dae Heon Kim†, Jae-Eun Lee†, Zheng-Yi Xu, Kyoung Rok Geem, Yun Kwon, Joon Won Park* & Inhwan Hwang*



In eukaryotic cells, organellar proteome biogenesis is pivotal for cellular function. Chloroplasts contain a complex proteome, the biogenesis of which includes post-translational import of nuclear-encoded proteins. However, the mechanisms determining when and how nascent chloroplast-targeted proteins are sorted in the cytosol are unknown. Here, we establish the timing and mode of interaction between ankyrin repeat-containing protein 2 (AKR2A), the cytosolic targeting factor of chloroplast outer membrane (COM) proteins, and its interacting partners during translation at the single-molecule level. The targeting signal of a nascent AKR2A client protein residing in the ribosomal exit tunnel induces AKR2A binding to ribosomal RPL23A. Subsequently, RPL23A-bound AKR2A binds to the targeting signal when it becomes exposed from ribosomes. Failure of AKR2A binding to RPL23A in planta severely disrupts protein targeting to the COM; thus, AKR2A-mediated targeting of COM proteins is coupled to their translation, which in turn is crucial for biogenesis of the entire chloroplast proteome.

최근 들어 세포질에서 엽록체로 외막 단백질을 공급하는 핵심적인 역할을 하는 단백질이 AKR2A 라는 것이 최초로 규명되었으며, AKR2A는 엽록체 외막 단백질인 OEP7을 엽록체에 공급하여 엽록체 생성에 필수적인 역할을 담당한다는 것을 확인 할 수 있었다. 현재까지 엽록체 생성기작에서 엽록체 형성 단백질의 인식 및 이동과정에 관해서는 잘 알려지지 않았다. 본 연구를 통해 리보솜에서 합성되어 나오는 엽록체 외막 단백질의 인식 과정을 원자 힘 현미경(AFM)을 이용한 상호 작용력 측정을 통해 직접 관찰 하였다. 모델 시스템에서 특이적인 힘을 확인하고, 이를 토대로 OEP7을 지닌 상태의 ribosome-nascent chain complex와 상호작용력을 측정하였다. 이를 통해서 제안된 새로운 메커니즘으로 엽록체 외막 단백질 OEP7의 인식은 translation 과정과 같이 진행된다고 하여, co-translation recognition이라고 주장 할 수 있겠다. 본 연구결과는 세계적인 과학전문지인 네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications) 4 16일 온라인 게재되었다.

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