Nukleær transport
Det særlige kendetegn ved eukaryote celler er adskillelsen af ribonukleinsyresyntese (RNA) og deoxyribonukleinsyres (DNA) replikation i kernen, hvilket holder den adskilt fra det cytoplasmiske maskineri til proteinsyntese. Som følge heraf skal messenger-RNA’er, ribosomale RNA’er, transfer-RNA’er og alle cytoplasmatiske RNA’er af nuklear oprindelse transporteres fra deres syntesested i kernen til deres endelige cytoplasmatiske bestemmelsessted. Omvendt skal alle nukleare proteiner importeres fra cytoplasmaet til kernen.
Trafikken af makromolekyler mellem kernen og cytoplasmaet sker gennem nukleare porekomplekser (NPC’er). NPC’er er store proteinholdige strukturer, der danner vandige kanaler på tværs af kernehindevæggen eller -membranen. NPC’er er sammensat af flere kopier af op til ca. 50 proteiner, der kaldes nukleoporiner, og består af tre strukturelle enheder. En ringformet central ramme, der omgiver porens centrale kanal, er indlejret mellem to perifere strukturer: den cytoplasmatiske ring, hvorfra otte cytoplasmatiske fibriller udgår, og kernekanten, der forankrer kernekurven.
Nukleær transport afhænger af signaler for import eller eksport, der er en del af de transporterede molekyler. Disse signaler betegnes henholdsvis nukleare lokaliseringssignaler (NLS) eller nukleare eksportsignaler (NES). I proteiner er de specifikke aminosyresekvenser. NLS’er eller NES’er genkendes og bindes af opløselige import- eller eksportreceptorer, der pendler mellem kernen og cytoplasmaet. Receptorernes interaktion med deres ladninger (eller substrater) kan være direkte eller formidlet af et ekstra adapterprotein. Når de binder sig, kobler transportreceptorerne deres ladninger til NPC’en og letter translokationen af dem gennem porens centrale kanal. Når de har afleveret deres ladninger, genbruges receptorerne for at indlede yderligere transportrunder. Ifølge denne model binder en eksportreceptor (R) sit substrat (S) i kernen og transporterer det gennem NPC’en ind i cytoplasmaet. På den cytoplasmatiske side frigøres den eksporterede last, og receptoren vender tilbage til kernen uden lasten. Omvendt binder en importreceptor sin importlast i cytoplasmaet og frigiver den i kernen.
De fleste nukleare transportreceptorer er medlemmer af en stor familie af proteiner, der udviser en høj affinitet for en lille GTPase, kaldet Ran, i den GTP-bundne form. GTP (guanosintrifosfat) er et energibærende molekyle, der anvendes i cellesignalering. En GTPase som Ran kan få GTP til at blive til GDP (guanosindiphosphat), hvilket vil ændre GTPasens egenskaber. GTPasen Ran regulerer receptorernes interaktion med deres ladninger.
GTPasen virker i samspil med flere cofaktorer. Den slående egenskab ved Ran-kofaktorerne er, at de er asymmetrisk lokaliseret i cellen, idet nogle overvejende er cytoplasmatiske, mens andre overvejende findes i kernen. Denne asymmetri er med til at kontrollere tovejstransporten mellem kerne og cytoplasma.
Se også Membrantransport; Nukleotider; Kerne; Kerne; Protein Targeting; RNA
Elisa Izaurralde
Bibliografi
Mattaj, I. W., og L. Englmeier. “Nucleocytoplasmisk transport: Den opløselige fase.” Annual Review of Biochemistry (1998) 67: 265-306.
Nakielny, S., og G. Dreyfuss. “Transport af proteiner og RNA’er ind og ud af kernen.” Cell (1999) 99: 677-690.