SUMMARY Peroxisomes are metabolic organelles essential for human health. Defects in peroxisomal biogenesis proteins (peroxins/PEXs) cause devastating disease. PEX7 binds newly synthesized proteins containing a type 2 peroxisomal targeting signal (PTS2) to enable their import from the cytosol into peroxisomes, although many aspects of this import pathway remain enigmatic. Utilizing in vitro assays, yeast, and human cells, we show that PEX39, a previously uncharacterized protein, is a cytosolic peroxin that facilitates PTS2-protein import by binding PEX7 and stabilizing its interaction with PTS2 cargo. PEX39 and PEX13, a peroxisomal membrane translocon protein, both possess a KPWE motif necessary for PEX7 binding. Sequential binding of PEX7 to this motif in PEX39 and PEX13 provides a novel paradigm for how PTS2 cargo engage the translocation machinery. Collectively, our work uncovers an ancient and functionally important relationship among PEX39, PEX7, and PEX13, offering insights that will advance our understanding of peroxisomal biogenesis and disease.

Import of yeast peroxisomal matrix proteins is initiated by cytosolic receptors, which specifically recognize and bind the respective cargo proteins. At the peroxisomal membrane, the cargo-loaded receptor interacts with the docking protein Pex14p that is tightly associated with Pex17p. Previous data suggest that this interaction triggers the formation of an import pore for further translocation of the cargo. The mechanistic principles are however unclear, mainly because structures of higher order assemblies are still lacking. Here, using an integrative approach, we provide the first structural characterization of the major components of the peroxisomal docking complex Pex14p/Pex17p, in a native bilayer environment and reveal its subunit organization. Our data show that three copies of Pex14p and a single copy of Pex17p assemble to form a 20 nm rod-like particle. The different subunits are arranged in a parallel manner, showing interactions along their complete sequences and providing receptor binding-sites on both membrane sides. The long rod facing the cytosol is mainly formed by the predicted coiled-coil domains of Pex14p and Pex17p, possibly providing the necessary structural support for the formation of the import pore. Further implications of Pex14p/Pex17p for formation of the peroxisomal translocon are discussed.

Abstract Oxidants have a profound impact on biological systems in physiology and under pathological conditions. Oxidative post-translational modifications of protein thiols are well-recognized as a readily occurring alteration of proteins. Changes in protein thiol redox state can modify the function of proteins and thus can control cellular processes. However, chronic oxidative stress causes oxidative damage to proteins with detrimental consequences for cellular function and organismal health. The development of techniques enabling the site-specific and quantitative assessment of protein thiol oxidation on a proteome-wide scale significantly expanded the number of known oxidation-sensitive protein thiols. However, lacking behind are large-scale data on the redox state of proteins during ageing, a physiological process accompanied by increased levels of endogenous oxidants. Here, we present the landscape of protein thiol oxidation in chronologically aged wild-type Saccharomyces cerevisiae in a time-dependent manner. Our data determine early oxidation targets in key biological processes governing the de novo production of proteins, folding, and protein degradation. Comparison to existing datasets reveals evolutionary conservation of early oxidation targets. To facilitate accessibility and cross-species comparison of the experimental data obtained, we created the OxiAge Database, a free online tool for the research community that integrates current datasets on thiol redoxomes in aged yeast, nematode Caenorhabditis elegans, fruit fly Drosophila melanogaster , and mouse Mus musculus . The database can be accessed through an interactive web application at http://oxiage.ibb.waw.pl .