组合序列元件精细调控线粒体蛋白导入以促进双重定位

线粒体蛋白的双重靶向调控多种细胞过程，包括代谢、辅因子生物合成、线粒体自噬以及应激响应。尽管这一过程十分重要，但蛋白质实现双重定位的机制尚未被完全阐明。在本研究中，我们鉴定出多个序列元件，它们削弱了磷酸酶PPTC7在线粒体基质中的定位，从而促进其在线粒体外膜（OMM）上的积累，并在该处调控线粒体自噬。 我们发现，PPTC7具有一个中等偏弱的前导序列，但这一特征本身不足以促进通用货载蛋白的双重靶向。相反，我们的数据表明，一段近期进化形成的甘氨酸串降低了PPTC7前导序列形成螺旋的潜能，从而在体外和细胞中削弱了其导入效率。删除这些甘氨酸残基可提高PPTC7的体外导入效率及其在线粒体基质中的富集，但仅能部分抑制PPTC7在线粒体外膜上介导的线粒体自噬调控作用。 这些数据提示，除前导序列之外，可能还存在其他元件促成PPTC7的双重定位，包括其成熟磷酸酶结构域。该结构域具有显著的热稳定性，并在与其必需的酶促辅因子锰结合后进一步稳定为一种无法被导入的状态。只有同时增强前导序列强度并使PPTC7磷酸酶结构域发生变性，才能促进其在体外被导入，这凸显了其靶向线粒体基质过程中所面临的多因素挑战。 这些数据表明，序列特异性特征可以通过组合方式赋予线粒体蛋白双重定位能力，从而使其能够在不同细胞区室中发挥功能。

线粒体蛋白的双重靶向调控着多种细胞过程，包括代谢、辅因子生物合成、线粒体自噬以及应激反应性。尽管这一过程十分重要，蛋白质实现双重定位的机制尚未被完全阐明。在此，我们鉴定出多个削弱磷酸酶PPTC7在线粒体基质中定位的序列元件，从而促进其在线粒体外膜（OMM）上的积累，并在该处调控线粒体自噬。我们发现，PPTC7具有一个中等偏弱的前导序列，但这一特征本身不足以促进一种通用货物蛋白的双重靶向。相反，我们的数据表明，近期进化形成的一段甘氨酸串联序列降低了PPTC7前导序列形成α螺旋的潜能，从而在体外和细胞内削弱了其导入效率。删除这些甘氨酸残基可改善PPTC7的体外导入，并增强其在线粒体基质中的富集，但仅能部分抑制PPTC7在线粒体外膜上介导的线粒体自噬调控。这些数据提示，除前导序列外，其他元件也可能参与PPTC7的双重定位，包括其成熟磷酸酶结构域；该结构域具有很强的热稳定性，并且在与其必需的酶促辅因子锰结合后，会进一步稳定为一种无法导入的状态。只有同时增强前导序列强度并使PPTC7磷酸酶结构域变性，才能促进其在体外的导入，这凸显了其靶向线粒体基质过程中所面临的多因素挑战。这些数据表明，序列特异性特征可以通过组合方式赋予线粒体蛋白双重定位能力，从而使其能够跨细胞区室发挥功能。

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🏷️ 线粒体蛋白导入 双重定位 序列元件 线粒体自噬 PPTC7 外膜定位