酵母における非定型翻訳開始は、ミトコンドリアタンパク質の暗号的なプールを生成します

Non-canonical translation initiation in yeast generates a cryptic pool of mitochondrial proteins.

• Geoffray Monteuuis
• Anna Miścicka
• Michał Świrski
• Lounis Zenad
• Olli Niemitalo
• Lidia Wrobel
• Jahangir Alam
• Agnieszka Chacinska
• Alexander J Kastaniotis
• Joanna Kufel

抄録

非AUG代替翻訳開始部位の利用は、細菌やウイルスでは最も一般的であるが、他の生物でも報告されている。この現象は、一つの遺伝子から複数のタンパク質アイソフォームの発現を可能にすることで、プロテオームの複雑性を高める。サッカロミセス・セレビシエでは、上流のニアコグニート開始コドンからミトコンドリアに局在するN末端拡張変異体として翻訳されたタンパク質の例がいくつか報告されているが、そのうちのいくつかは、ミトコンドリアに局在するN末端拡張変異体である。酵母では、非AUG翻訳開始による代替タンパク質アイソフォームの生成の可能性がこれまでの予想をはるかに超えており、数千個のタンパク質にも当てはまる可能性があることを、バイオインフォマティクスツールを用いて実証した。数百の候補タンパク質がミトコンドリアターゲティングシグナル（MTS）を獲得し、ミトコンドリアタンパク質の未認識のプールを生成すると予測されている。我々は、これまでミトコンドリアとして同定されていなかったタンパク質のサブセットのミトコンドリア局在化を確認し、その標準形がMTSを持たないことを確認した。これらのデータは、ミトコンドリアのプロテオームの容量を拡大し、他の細胞機能を拡張するための非定型翻訳開始の可能性を強調している。

Utilization of non-AUG alternative translation start sites is most common in bacteria and viruses, but it has been also reported in other organisms. This phenomenon increases proteome complexity by allowing expression of multiple protein isoforms from a single gene. In Saccharomyces cerevisiae, a few described cases concern proteins that are translated from upstream near-cognate start codons as N-terminally extended variants that localize to mitochondria. Using bioinformatics tools, we provide compelling evidence that in yeast the potential for producing alternative protein isoforms by non-AUG translation initiation is much more prevalent than previously anticipated and may apply to as many as a few thousand proteins. Several hundreds of candidates are predicted to gain a mitochondrial targeting signal (MTS), generating an unrecognized pool of mitochondrial proteins. We confirmed mitochondrial localization of a subset of proteins previously not identified as mitochondrial, whose standard forms do not carry an MTS. Our data highlight the potential of non-canonical translation initiation in expanding the capacity of the mitochondrial proteome and possibly also other cellular features.

© The Author(s) 2019. Published by Oxford University Press on behalf of Nucleic Acids Research.