Ядерная пора и ядерный поровый комплекс

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.