細胞内構造解析により明らかになったクラミドモナスに特有の葉緑体リボソーム

葉緑体リボソームは、光合成装置を構成する色素体コード成分を合成するが、その構造と組織化については依然として十分に理解されていない。本研究では、クライオ集束イオンビームミリング、クライオ電子線トモグラフィー、サブトモグラム平均化を組み合わせ、クラミドモナス（Chlamydomonas reinhardtii）の天然状態にある葉緑体リボソームを解析した。4.4～4.9 Å分解能の構造から、小サブユニット（SSU）に大きなアーチ状伸長部が存在することが明らかになった。プロテオミクス、AlphaFold3による予測、および近年報告された原子モデルに基づいて細菌および植物の葉緑体リボソームと比較した結果、このアーチはSSUタンパク質の挿入配列と伸長部によって形成されることが示された。分類解析により、新生ペプチド出口に隣接する密度を伴う活性型のチラコイド結合リボソームと、チラコイド結合粒子に多く認められ、アーチとくちばし領域が協調的に変位したアーチ移動状態が識別された。系統解析から、進化的モザイクが明らかになった。すなわち、uS3cの挿入配列は緑藻綱に広く分布する一方、uS2cの挿入配列、uS5c、PSRP7は主としてクラミドモナス目に集中し、PSRP7はヨコワミドロ目にも存在した。核コード成分は、色素体コードの足場上に段階的に動員されており、4成分はいずれも同程度の浄化選択下にあった。これらの知見は、系統特異的なSSU伸長部をリボソーム動態、チラコイド結合、進化と関連付けるものであり、細胞内構造解析の有用性を示している。

https://doi.org/10.64898/2026.08.28.747797