植物 TACO1 的结构解析及其双重靶向性揭示了其作为细胞器翻译调控因子的古老作用

由多聚脯氨酸（PP）基序引起的核糖体停滞现象十分常见。其翻译过程可由细菌中的 YebC 等辅助蛋白增强；其同源蛋白——细胞色素 c 氧化酶 1 的翻译激活因子（TRANSLATIONAL ACTIVATOR OF CYTOCHROME C OXIDASE 1，TACO1）——有助于线粒体编码蛋白的翻译。然而，PP 基序在质体编码基因中的普遍性及其对与光合作用相关蛋白翻译的影响仍未得到探索。同样，尚未有研究报道与 TACO1 等效、作用于质体核糖体的 PP 基序翻译增强因子。 在此，我们表明，质体基因组平均编码 24 种至少含有一个 PP 基序的蛋白，其中一半在其蓝细菌同源蛋白中是保守的；同时，绝大多数真核生物（包括植物）均编码单一的 TACO1，而我们进一步证明，在地钱（Marchantia polymorpha）中，该蛋白可双重靶向至线粒体和质体。我们通过 X 射线晶体学将 MpTACO1 的结构解析至 2.34 Å 分辨率，并利用小角 X 射线散射解析了其柔性特征。通过建模，我们证明 MpTACO1 能够以类似于人类 TACO1 在线粒体核糖体中的方式嵌入植物叶绿体核糖体的肽酰转移酶中心。 对首个靶向质体的 YebC/TACO1 的鉴定及其结构测定，使我们得以勾勒出这一古老核糖体辅助蛋白家族在功能与进化上的统一模型，凸显了其在生物能膜蛋白翻译中的不可或缺作用，而这一作用几乎可追溯至 40 亿年前。

由多聚脯氨酸（PPs）基序引起的核糖体停滞十分常见。其翻译可由辅助蛋白增强，例如细菌中的YebC；其同源蛋白——细胞色素c氧化酶1翻译激活因子（TRANSLATIONAL ACTIVATOR OF CYTOCHROME C OXIDASE 1，TACO1）——可促进线粒体编码蛋白的翻译。PP基序在质体编码基因中的普遍性及其对与光合作用相关蛋白翻译的影响仍有待探索。同样，迄今尚未见有与TACO1相当、能够增强质体核糖体对PP基序翻译的因子报道。

在本研究中，我们表明，质体基因组平均编码24种至少含有一个PP基序的蛋白，其中一半在其蓝细菌同源蛋白中也得到保守；并且，包括植物在内的绝大多数真核生物均编码单一的TACO1，我们证明该蛋白在地钱（Marchantia polymorpha）的线粒体和质体中具有双重靶向定位。我们通过X射线晶体学以2.34 Å分辨率解析了MpTACO1的结构，并通过小角X射线散射解析了其柔性。通过建模，我们证明MpTACO1能够以类似于人类TACO1在线粒体核糖体中的方式嵌入植物叶绿体核糖体的肽酰转移酶中心。

首个靶向质体的YebC/TACO1的鉴定及其结构解析，使我们能够勾勒这一古老核糖体辅助蛋白家族功能与进化的统一模型，强调了它们在生物能膜蛋白翻译中的不可或缺作用，而这一作用几乎可追溯至40亿年前。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.28.728419v1?rss=1

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