Ядерные поры — гигантские макромолекулярные комплексы, которые обеспечивают активный обмен белков и рибонуклеопротеидов между ядром и цитоплазмой. Ядерный поровый комплекс (ЯПК) формирует цилиндр, приблизительно 1200 А в диаметре и 500 А толщиной и имеет восьмиугольную симметрию. ЯПК состоит из 100—200 белков; он имеет массу 124x106 дальтон, что примерно в 30 раз больше массы рибосомы.
Этот комплекс — основные ворота для веществ, которые постоянно перемещаются внутрь ядра и из него. Например, матричная РНК (мРНК), субъединицы рибосом, гистоны, рибосомные белки, факторы транскрипции, ионы и мелкие молекулы быстро обмениваются между ядром и полостью эндоплазматического ретикулума или цитозолем (рис. 3-6).
Механизм ядерного импорта и экспорта
Перемещение молекул из ядра и в него происходит путем активного транспорта, пассивной диффузии или путем специальной ядерной локализации, которая идет посредством сигнальной последовательности определенных белков. Пассивная диффузия и активный транспорт происходят через ядерный поровый комплекс. Мелкие молекулы и ионы (< 9 кДа) диффундируют через водный канал ЯПК, около 10 нм в диаметре. Более крупные молекулы (> 9 кДа) перемещаются путем активного транспорта с вовлечением ядерного сигнала (главы 9 и 10), а также по энергозависимому механизму.
Основные этапы активного ядерного импорта состоят в следующем.
1. Растворенный в цитозоле рецептор узнает импортируемую молекулу; рецептор и молекула связываются в комплекс.
2. Рецепторный комплекс связывается с цитоплазматической поверхностью ЯПК.
3. Комплекс рецептор-лиганд перемещается ближе к центральному каналу ЯПК. Гидролиз ГТФ молекулами гуанозинтрифосфатаз (ГТФаз) дает энергию для активации воротного механизма центральной поры, что ведет к транслокации комплекса в нуклеоплазму. Как только транслокационный комплекс переходит в ядро, он диссоциирует, и транспортные факторы, включая растворимый рецептор, вновь возвращаются в цитоплазму (рис. 3-7).
Ядерный локализационный сигнал
Роль импортина
Белки, транспортируемые в ядро, несут ядерный локализационный сигнал (ЯЛС), который содержит значительно обогащенный промежуток из пяти или шести основных аминокислот. Пример - пролин-пролин-лизин-лизин-лизин-лизин-аланин-лизин-валин (P-P-K-K-K-K-A-K-V).
Группы основных аминокислот ЯЛС могут локализоваться в любом месте белка. Более того, ядерный локализационный сигнал не изменяется при транслокационных преобразованиях. Особое внимание привлекает тот факт, что 60 кДа белок импортин связывается с ЯЛС, инициирует и поддерживает импорт белков. В ядерном импорте также участвуют цитоплазматические факторы.
