Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ядерный транспорт относится к механизмам, с помощью которых молекулы перемещаются через ядерную мембрану клетки. Вход и выход больших молекул из ядра клетки строго контролируется комплексами ядерных пор (NPC). Хотя небольшие молекулы могут входить в ядро ​​без регуляции, [1] макромолекулы, такие как РНК и белки, требуют ассоциации с транспортными факторами, известными как ядерные транспортные рецепторы , такими как кариоферины, называемые импортинами, для входа в ядро ​​и экспортны для выхода. [2] [3]

Белок, который должен быть импортирован в ядро ​​из цитоплазмы, несет сигналы ядерной локализации (NLS), которые связываются импортинами. NLS - это последовательность аминокислот, которая действует как метка. Они разнообразны по своему составу и чаще всего являются гидрофильными , хотя гидрофобные последовательности также задокументированы. [1] Белки, транспортная РНК и собранные субъединицы рибосом экспортируются из ядра за счет ассоциации с экспортинами, которые связывают сигнальные последовательности, называемые ядерными сигналами экспорта (NES). Способность импортинов и экспортинов транспортировать свой груз регулируется небольшой GTPase , связанной с Ras ,Ран .

GTPases - это ферменты, которые связываются с молекулой, называемой гуанозинтрифосфатом (GTP), которую они затем гидролизуют с образованием гуанозиндифосфата (GDP) и высвобождением энергии. Ран находится в другом конформации в зависимости от того, связан ли он с GTP или GDP. В своем связанном с GTP состоянии Ran способен связывать кариоферины (импортины и экспортины). Импортины высвобождают груз после связывания с RanGTP, в то время как экспортины должны связывать RanGTP, чтобы сформировать тройной комплекс со своим экспортным грузом. Доминирующее состояние связывания нуклеотидов Ran зависит от того, находится ли он в ядре (RanGTP) или цитоплазме (RanGDP).

Макромолекулы , такие как РНК и белков , которые активно транспортируется через ядерную мембрану в процессе под названием Ран - ГТФ перевозка ядерного цикла.

Ядерный импорт [ править ]

Белки импортина связывают свой груз в цитоплазме, после чего они могут взаимодействовать с комплексом ядерной поры и проходить через ее канал. [4] Попав внутрь ядра, взаимодействие с Ran-GTP вызывает конформационное изменение импортина, которое заставляет его отделиться от своего груза. [5] Полученный комплекс импортина и Ran-GTP затем перемещается в цитоплазму, где белок, называемый Ran Binding Protein (RanBP), отделяет Ran-GTP от импортина. [4] Разделение обеспечивает доступ к белку, активирующему ГТФазу (GAP), который связывает Ran-GTP и индуцирует гидролиз GTP до GDP. [6]Ran-GDP, полученный в результате этого процесса, теперь связывает ядерный транспортный фактор NUTF2, который возвращает его в нуклеоплазму. Теперь в ядре Ran-GDP взаимодействует с фактором обмена гуаниновых нуклеотидов (GEF), который заменяет GDP на GTP, в результате снова образуется Ran-GTP, и цикл начинается заново.

Ядерный экспорт [ править ]

Ядерный экспорт примерно меняет процесс импорта; в ядре экспортин связывает груз и Ran-GTP и диффундирует через поры в цитоплазму, где комплекс диссоциирует. Ran-GTP связывает GAP и гидролизует GTP, и образующийся комплекс Ran-GDP восстанавливается в ядре, где он обменивает связанный лиганд на GTP. Следовательно, в то время как импортины зависят от RanGTP для отделения от своего груза, экспортины требуют RanGTP для связывания со своим грузом. [7]

Специализированный белок-экспортер мРНК перемещает зрелую мРНК в цитоплазму после завершения посттранскрипционной модификации. Этот процесс транслокации активно зависит от белка Ran, хотя конкретный механизм еще не совсем понятен. Некоторые особенно часто транскрибируемые гены физически расположены рядом с ядерными порами, чтобы облегчить процесс транслокации. [8]

Экспорт тРНК также зависит от различных модификаций, которым она подвергается, что предотвращает экспорт неправильно функционирующей тРНК. Этот механизм контроля качества важен из-за центральной роли тРНК в трансляции, где она участвует в добавлении аминокислот к растущей пептидной цепи. Экспортер тРНК у позвоночных называется exportin-t . Exportin-t связывается непосредственно со своим грузом тРНК в ядре, этому процессу способствует присутствие RanGTP. Мутации, которые влияют на структуру тРНК, подавляют ее способность связываться с exportin-t и, как следствие, экспортировать, предоставляя клетке еще один этап контроля качества. [9] Как описано выше, как только комплекс пересек оболочку, он диссоциирует и высвобождает груз тРНК в цитозоль.

Белковая перевозка [ править ]

Известно, что многие белки имеют как NES, так и NLS и, таким образом, постоянно перемещаются между ядром и цитозолем. В некоторых случаях один из этих шагов (например, ядерный импорт или ядерный экспорт) регулируется, часто с помощью посттрансляционных модификаций .

Перенос белков можно оценить с помощью анализа слияния гетерокарионов . [10]

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Уотсон, JD; Бейкер Т.А.; Bell SP; Ганн А; Левин М; Лосик Р. (2004). «Ч9-10». Молекулярная биология гена (5-е изд.). Писон Бенджамин Каммингс; CSHL Press. ISBN 978-0-8053-9603-4.
  2. ^ Mackmull, MT; Клаус, Б; Хайнце, я; Чоккалингам, М; Бейер, А; Рассел, РБ; Ори, А; Бек, М. (18 декабря 2017 г.). «Ландшафт специфики грузов-рецепторов ядерного транспорта» . Молекулярная системная биология . 13 (12): 962. DOI : 10,15252 / msb.20177608 . PMC 5740495 . PMID 29254951 .  
  3. ^ Альбертс, Брюс (2004). Существенная клеточная биология (2-е изд.). Научный паб Garland. С.  504–506 . ISBN 978-0815334811.
  4. ^ а б Брюс Альбертс; Александр Джонсон; Джулиан Льюис; Мартин Рафф; Кейт Робертс; Питер Уолтер, ред. (2002). Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Наука о гирляндах.
  5. ^ Лодиш Н, Берк А, Мацудаир Р, Кайзер СА, Krieger М, Скотт М. П., Zipursky С. Л., Дарнеллы (2004). Молекулярная клеточная биология (5-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-2672-2.
  6. ^ Izaurralde, E; Адам, S (1998). «Транспорт макромолекул между ядром и цитоплазмой» . РНК . 4 (4): 351–64. PMC 1369623 . PMID 9630243 .  
  7. ^ Пембертон, Люси Ф .; Брайс М. Паскаль (2005). «Механизмы рецепторно-опосредованного ядерного импорта и ядерного экспорта». Трафик . Блэквелл Манксгаард. 6 (3): 187–198. DOI : 10.1111 / j.1600-0854.2005.00270.x . PMID 15702987 . 
  8. ^ Коул, CN; Скарчелли, Дж. Дж. (2006). «Транспорт информационной РНК из ядра в цитоплазму». Curr Opin Cell Biol . 18 (3): 299–306. DOI : 10.1016 / j.ceb.2006.04.006 . PMID 16682182 . 
  9. ^ Герлих, Дирк; Ульрике Кутай (1999). «Транспорт между ядром клетки и цитоплазмой». Анну. Rev. Cell Dev. Биол . 15 : 607–660. DOI : 10.1146 / annurev.cellbio.15.1.607 . PMID 10611974 . 
  10. ^ Gammal, Roseann; Бейкер, Криста; Хейлман, Дестин (2011). «Методика гетерокарионов для анализа клеточного типа локализации» . Журнал визуализированных экспериментов (49): 2488. DOI : 10,3791 / 2488 . ISSN 1940-087X . PMC 3197295 . PMID 21445034 .   

Внешние ссылки [ править ]

  • Анимация по ядерному транспорту, заархивированная 7 февраля 2009 г., находится на Wayback Machine.
  • Иллюстрации к ядерному транспорту. Архивировано 07 февраля 2009 г. в Wayback Machine.