엽록체 및 미토콘드리아 내부로 수송되는 GFP 기반 reporter 단백질의 접힘 능력이 수송 효율에 미치는 영향에 대한 연구 Study on how the folding capability of GFP based reporter protein affects preprotein import into chloroplasts and mitochondria원문보기
엽록체와 미토콘드리아는 에너지 전환에 관여하는 중요한 식물 세포소기관이다. 두 소기관은 자체적인 유전정보를 보유하고 있지만, 소기관에서 사용되는 단백질은 대부분 핵으로부터 발현되어 세포질 리보솜에서 번역된 뒤, 소기관 외막과 내막에 있는 수송 복합체를 통과하여 내부로 수송된다. 일반적으로 엽록체와 미토콘드리아 단백질은 3차 구조가 풀어진 채로 소기관 막을 통과한다고 알려져 있다. 하지만 단백질의 중요한 특성인 접힘 능력이 엽록체 및 미토콘드리아 내부로수송되는 과정에 미치는 영향에 대한 연구는 부족하다. 따라서 본 연구에서는 Green fluorescent ...
엽록체와 미토콘드리아는 에너지 전환에 관여하는 중요한 식물 세포소기관이다. 두 소기관은 자체적인 유전정보를 보유하고 있지만, 소기관에서 사용되는 단백질은 대부분 핵으로부터 발현되어 세포질 리보솜에서 번역된 뒤, 소기관 외막과 내막에 있는 수송 복합체를 통과하여 내부로 수송된다. 일반적으로 엽록체와 미토콘드리아 단백질은 3차 구조가 풀어진 채로 소기관 막을 통과한다고 알려져 있다. 하지만 단백질의 중요한 특성인 접힘 능력이 엽록체 및 미토콘드리아 내부로수송되는 과정에 미치는 영향에 대한 연구는 부족하다. 따라서 본 연구에서는 Green fluorescent protein (GFP)과 GFP보다 높은 안정성과 강한 접힘 능력을 보유한 superfolder GFP (sfGFP)를 활용하여 엽록체 및 미토콘드리아로 이동하는 단백질의 수송 과정을 연구하였다. 흥미롭게도, 엽록체 이동신호와 결합한 sfGFP는 GFP와 동일한 수준으로 엽록체 내부로 수송되었지만, 미토콘드리아 이동신호와 결합한 sfGFP는 대부분 미토콘드리아 내부로 수송되지 못하고 분해되었다. 또한, sfGFP보다 더 강한 접힘 능력을 보유하였다고 알려진 extra-superfolder GFP (esGFP)를 활용하여 단백질의 접힘 능력을 3단계로 나누어 엽록체 단백질의 수송 효율을 관찰하였다. 그 결과, 단백질 수송에 중요한 역할을 한다고 알려진 transit peptide 또는 엽록체 수송에 관여하는 단백질(Hsp93-V chaperone 또는 TOC159)의 기능에 결함이 있는 경우에도 엽록체 이동신호와 결합한 sfGFP는 GFP보다 높은 효율로 수송되었고, esGFP는 sfGFP보다 더 높은 효율로 수송되었다. 이러한 결과는 엽록체의 막을 통과하여 내부로 수송되는 기작은 접힘 능력이 향상된 단백질일수록 수송이 촉진된다는 새로운 관점을 보여준다.
엽록체와 미토콘드리아는 에너지 전환에 관여하는 중요한 식물 세포소기관이다. 두 소기관은 자체적인 유전정보를 보유하고 있지만, 소기관에서 사용되는 단백질은 대부분 핵으로부터 발현되어 세포질 리보솜에서 번역된 뒤, 소기관 외막과 내막에 있는 수송 복합체를 통과하여 내부로 수송된다. 일반적으로 엽록체와 미토콘드리아 단백질은 3차 구조가 풀어진 채로 소기관 막을 통과한다고 알려져 있다. 하지만 단백질의 중요한 특성인 접힘 능력이 엽록체 및 미토콘드리아 내부로수송되는 과정에 미치는 영향에 대한 연구는 부족하다. 따라서 본 연구에서는 Green fluorescent protein (GFP)과 GFP보다 높은 안정성과 강한 접힘 능력을 보유한 superfolder GFP (sfGFP)를 활용하여 엽록체 및 미토콘드리아로 이동하는 단백질의 수송 과정을 연구하였다. 흥미롭게도, 엽록체 이동신호와 결합한 sfGFP는 GFP와 동일한 수준으로 엽록체 내부로 수송되었지만, 미토콘드리아 이동신호와 결합한 sfGFP는 대부분 미토콘드리아 내부로 수송되지 못하고 분해되었다. 또한, sfGFP보다 더 강한 접힘 능력을 보유하였다고 알려진 extra-superfolder GFP (esGFP)를 활용하여 단백질의 접힘 능력을 3단계로 나누어 엽록체 단백질의 수송 효율을 관찰하였다. 그 결과, 단백질 수송에 중요한 역할을 한다고 알려진 transit peptide 또는 엽록체 수송에 관여하는 단백질(Hsp93-V chaperone 또는 TOC159)의 기능에 결함이 있는 경우에도 엽록체 이동신호와 결합한 sfGFP는 GFP보다 높은 효율로 수송되었고, esGFP는 sfGFP보다 더 높은 효율로 수송되었다. 이러한 결과는 엽록체의 막을 통과하여 내부로 수송되는 기작은 접힘 능력이 향상된 단백질일수록 수송이 촉진된다는 새로운 관점을 보여준다.
Chloroplast and mitochondria are subcellular organelles engaged in energy transduction. Although they have their own genomes, the majority of their proteins are encoded by nuclear genes, translated by cytosolic ribosomes, and imported via outer and inner membrane translocon complexes. However, it is...
Chloroplast and mitochondria are subcellular organelles engaged in energy transduction. Although they have their own genomes, the majority of their proteins are encoded by nuclear genes, translated by cytosolic ribosomes, and imported via outer and inner membrane translocon complexes. However, it is not fully understood how the folding properties of these proteins affect their post-translational transport into these organelles. To address this issue, I examined the import behavior of chloroplast and mitochondrial preproteins fused to superfolder GFP (sfGFP), a more stable and better-folded than GFP and extra-superfolder GFP (esGFP), a more stable and better-folded than sfGFP to determine whether they would hinder the import process. Surprisingly, chloroplast preproteins fused to GFP and sfGFP and esGFP had comparable import efficiencies. Moreover, chloroplast preproteins fused to esGFP imported more efficiently than sfGFP and GFP, even though there was a mutation in critical functions in import process. By contrast, the fusion of mitochondrial preproteins to sfGFP and esGFP impeded their import into mitochondria. Based on these results, I propose that chloroplast import machinery is more tolerant of preproteins with different folding status.
Chloroplast and mitochondria are subcellular organelles engaged in energy transduction. Although they have their own genomes, the majority of their proteins are encoded by nuclear genes, translated by cytosolic ribosomes, and imported via outer and inner membrane translocon complexes. However, it is not fully understood how the folding properties of these proteins affect their post-translational transport into these organelles. To address this issue, I examined the import behavior of chloroplast and mitochondrial preproteins fused to superfolder GFP (sfGFP), a more stable and better-folded than GFP and extra-superfolder GFP (esGFP), a more stable and better-folded than sfGFP to determine whether they would hinder the import process. Surprisingly, chloroplast preproteins fused to GFP and sfGFP and esGFP had comparable import efficiencies. Moreover, chloroplast preproteins fused to esGFP imported more efficiently than sfGFP and GFP, even though there was a mutation in critical functions in import process. By contrast, the fusion of mitochondrial preproteins to sfGFP and esGFP impeded their import into mitochondria. Based on these results, I propose that chloroplast import machinery is more tolerant of preproteins with different folding status.
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