Tydinkuljetus
Eukaryoottisolujen erityispiirre on ribonukleiinihapon (RNA) synteesin ja deoksiribonukleiinihapon (DNA:n) replikaation erottaminen tumaan, jolloin se pysyy erillään proteiinisynteesin sytoplasmakoneistosta. Tämän seurauksena sanansaattaja-RNA:t, ribosomaaliset RNA:t, siirtorNA:t ja kaikki sytoplasmiset RNA:t, jotka ovat peräisin ytimestä, on kuljetettava synteesipaikastaan ytimessä lopulliseen sytoplasmalliseen määränpäähänsä. Vastaavasti kaikki ydinproteiinit on tuotava sytoplasmasta tumaan.
Makromolekyylien liikenne tuman ja sytoplasman välillä tapahtuu ydinhuokoskompleksien (NPC) kautta. NPC:t ovat suuria proteiinipitoisia rakenteita, jotka muodostavat ydinkuoren tai -kalvon läpi vesikanavia. NPC:t koostuvat jopa noin viidenkymmenen proteiinin useista kopioista, joita kutsutaan nukleoporiineiksi, ja ne koostuvat kolmesta rakenneyksiköstä. Huokosen keskuskanavaa ympäröivä rengasmainen keskusrunko on kahden perifeerisen rakenteen välissä: sytoplasmakehän, josta lähtee kahdeksan sytoplasmafibrilliä, ja ydinkorin ankkuroivan ydinreunuksen välissä.
Ydinkuljetus on riippuvainen tuonti- tai vientisignaaleista, jotka ovat osa kuljetettavia molekyylejä. Näitä signaaleja kutsutaan ydinalueen lokalisointisignaaleiksi (NLS) tai ydinviennin signaaleiksi (NES). Proteiineissa ne ovat spesifisiä aminohapposekvenssejä. NLS:t tai NES:t tunnistetaan ja sidotaan liukoisiin tuonti- tai vientireseptoreihin, jotka sukkuloivat ytimen ja sytoplasman välillä. Reseptorien vuorovaikutus lastinsa (tai substraattiensa) kanssa voi olla suoraa tai lisäsovitinproteiinin välittämää. Sitouduttuaan kuljetusreseptorit telakoituvat lastinsa NPC:hen ja helpottavat niiden siirtymistä huokosen keskuskanavan läpi. Kuljetettuaan lastinsa reseptorit kierrätetään käynnistämään uusia kuljetuskierroksia. Tämän mallin mukaan vientireseptori (R) sitoo substraattinsa (S) tumaan ja kuljettaa sen NPC:n läpi sytoplasmaan. Sytoplasman puolella viety lasti vapautuu ja reseptori palaa ytimeen ilman lastia. Vastaavasti tuontireseptori sitoo tuontilastinsa sytoplasmassa ja vapauttaa sen ytimessä.
Valtaosa ydinkuljetusreseptoreista kuuluu suureen proteiiniperheeseen, jolla on suuri affiniteetti pieneen GTPaasiin, Raniin, GTP:hen sitoutuneessa muodossaan. GTP (guanosiinitrifosfaatti) on energiaa kuljettava molekyyli, jota käytetään solujen signaloinnissa. Ranin kaltainen GTPaasi voi muuttaa GTP:n GDP:ksi (guanosiinidifosfaatti), mikä muuttaa GTPaasin ominaisuuksia. GTPaasi Ran säätelee reseptorien ja niiden lastien vuorovaikutusta.
GTPaasi toimii yhdessä useiden kofaktorien kanssa. Ran-kofaktoreiden silmiinpistävä ominaisuus on, että ne ovat epäsymmetrisesti lokalisoituneet solussa, ja osa niistä on pääasiassa sytoplasmassa, kun taas toiset ovat pääasiassa tuman sisällä. Tämä epäsymmetria auttaa kontrolloimaan kaksisuuntaista kuljetusta tuman ja sytoplasman välillä.
sekä Membraanikuljetus; Nukleotidit; Tuma; Proteiinien kohdentuminen; RNA
Elisa Izaurralde
Bibliografia
Mattaj, I. W., and L. Englmeier. ”Nukleosytoplasminen kuljetus: The Soluble Phase.” Annual Review of Biochemistry (1998) 67: 265-306.
Nakielny, S. ja G. Dreyfuss. ”Proteiinien ja RNA:iden kuljetus ytimeen ja ulos ytimestä”. Cell (1999) 99: 677-690.