Cotranslational recruitment of ribosomes in protocells recreates a translocon-independent mechanism of proteorhodopsin biogenesis.
Cotranslational recruitment of ribosomes in protocells recreates a translocon-independent mechanism of proteorhodopsin biogenesis.
复制标题
DOI：
10.1016/j.isci.2021.102429
复制
发表时间：
2021-05-21
期刊：
影响因子：
5.8
通讯作者：
Amtmann A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Eaglesfield R;Madsen MA;Sanyal S;Reboud J;Amtmann A
脂质膜和嵌入蛋白的出现对细胞的进化至关重要。转座子复合物介导新生蛋白的共翻译招募和膜插入，但它们已经含有膜整合蛋白。因此，必须存在一种更简单的机制，使自发膜整合同时防止无伴侣蛋白在水相中聚集。在这里，我们使用巨大的单层囊泡封装最小的翻译成分，系统地询问模型蛋白蛋白紫红质（PR）的插入要求，PR是一种结构上普遍存在的膜蛋白。我们发现，PR的n端疏水结构域对于核糖体在膜上的共翻译招募和随后的PR在膜上的插入是必要的和充分的。通过人工将核糖体附着在膜上，可以恢复n端截断的PR的插入。我们的发现提供了一种自给自足的蛋白质固有机制，作为“前易位”时代有效膜蛋白生物发生的可能解释，并为生成人造细胞提供了新的机会。我们鉴定了蛋白固有的控制翻译靶向的无伴侣核糖体，人工拴在guv上增加膜蛋白插入的分子生物学；细胞生物学;合成生物学
The emergence of lipid membranes and embedded proteins was essential for the evolution of cells. Translocon complexes mediate cotranslational recruitment and membrane insertion of nascent proteins, but they already contain membrane-integral proteins. Therefore, a simpler mechanism must exist, enabling spontaneous membrane integration while preventing aggregation of unchaperoned protein in the aqueous phase. Here, we used giant unilamellar vesicles encapsulating minimal translation components to systematically interrogate the requirements for insertion of the model protein proteorhodopsin (PR) – a structurally ubiquitous membrane protein. We show that the N-terminal hydrophobic domain of PR is both necessary and sufficient for cotranslational recruitment of ribosomes to the membrane and subsequent membrane insertion of PR. Insertion of N-terminally truncated PR was restored by artificially attaching ribosomes to the membrane. Our findings offer a self-sufficient protein-inherent mechanism as a possible explanation for effective membrane protein biogenesis in a “pretranslocon” era, and they offer new opportunities for generating artificial cells. Generated a simple artificial cell model for membrane protein insertion We identified protein-inherent control of translational targeting without chaperones Ribosomes, artificially tethered to GUVs increased membrane protein insertion Molecular Biology; Cell Biology; Synthetic Biology
登录
查看更多内容
影响因子：
4.6
作者：
Harris NJ;Reading E;Ataka K;Grzegorzewski L;Charalambous K;Liu X;Schlesinger R;Heberle J;Booth PJ
通讯作者：
Booth PJ
DOI：
10.1073/pnas.1306787110
发表时间：
2013-09-03
影响因子：
11.1
作者：
Cymer, Florian;von Heijne, Gunnar
通讯作者：
von Heijne, Gunnar
影响因子：
16.6
作者：
Matsubayashi, Hideaki;Kuruma, Yutetsu;Ueda, Takuya
通讯作者：
Ueda, Takuya
影响因子：
3.4
作者：
Mukherjee, Soumi;Raghuraman, H.;Chattopadhyay, Amitabha
通讯作者：
Chattopadhyay, Amitabha
使用无细胞膜蛋白合成的蛋白质体工程：通过伴侣系统将膜蛋白分类为脂质体的膜蛋白的控制。
DOI：
10.1002/advs.201800524
发表时间：
2018-10
期刊：
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
影响因子：
--
作者：
Ando M;Schikula S;Sasaki Y;Akiyoshi K
通讯作者：
Akiyoshi K