モナシュ大学(略)、金沢大学の研究グループとの共同研究により、TOM複合体の精密構造をクライオ電子顕微鏡を用いた単粒子解析法(分解能3.8Å)で決定することに成功した。ヒトはミトコンドリアが正常に機能することにより健康を維持することができ、逆にミトコンドリアの機能低下は老化やさまざまな病態と関連することが知られている。正常に機能するミトコンドリアを維持するためには、性質も機能も異なる1000種類に及ぶタンパク質が必要で、このような多様なタンパク質を、前駆体タンパク質という形でサイトゾル(外)からミトコンドリア内に膜を通過して配送する必要がある。このミトコンドリアへのタンパク質搬入口として働くのが、複数のタンパク質が組み合わさってできたTOM複合体である。このたび、京都産業大学らの研究グループは、TOM複合体の精密構造をクライオ電子顕微鏡を用いた単粒子解析法(分解能3.8Å)で決定することに成功した。2分子と脂質1分子が入り込んでいた。Tom40のN端部分は、Tom40の円筒内部をサイトゾル(外)側から膜間部(内)側に向かって貫き、Tom5が膜間部側でこのN端部分をつなぎ止めていた。多様な前駆体タンパク質のうち、プレ配列を持つものはTom40同士の界面の側に出口があり、プレ配列を持たないものはTom40の2量体の外側に出口があった。このように、タンパク質の膜透過チャネル内に、プレ配列を持つ前駆体タンパク質と持たない前駆体タンパク質専用の通り道と出口を同一チャネル内に別々に用意し、出口で待ち構える各輸送経路の下流の因子に前駆体タンパク質を受け渡すことで、性質も機能も異なる1000種類に及ぶ前駆体タンパク質の外膜透過を効率良く行っていることが分かった。ミトコンドリアへのタンパク質搬入のメカニズムの解明により、ミトコンドリアへのタンパク質配送に関連する病気の治療法の開発や、ミトコンドリアへのタンパク質配送の効率を制御することで、老化を防ぐなどの可能性が開けることが期待される。プラットフォーム(BINDS)の一環として行われた。英国科学誌「Nature(オンライン版)」に掲載された。ミトコンドリアへのタンパク質配送経路と搬入口TOM複合体/1000種類以上のタンパク質のミトコンドリアへの配送経路(黒矢印)。サイトゾルで合成されたミトコンドリア前駆体タンパク質の大部分は搬入口TOM複合体を通って外膜を通過し、目的区画に仕分けられる。TOM複合体は受容体や前駆体タンパク質の通り道を提供するチャネルタンパク質Tom40から構成される。ミトコンドリア外膜上でTOM複合体の主要分子種は3量体と考えられるが、電顕観察時には安定な2量体になりやすいらしい。クライオ電子顕微鏡を用いて決定されたTOM複合体の構造/上段は決定構造の構造密度図。下段は構造をリボンモデルで見やすくしたもの。破線は膜の位置を示す。TOM複合体の2つの出口/2量体のうち、1つ分を外側から見たものと、内部側から見たもので示した。1つのチャネル内に出口が2つあることが分かる。