Nukleáris szállítás
Az eukarióta sejtek megkülönböztető jellemzője, hogy a ribonukleinsav (RNS) szintézisét és a dezoxiribonukleinsav (DNS) replikációját a sejtmagban különítik el a fehérjeszintézis citoplazmatikus gépezetétől. Ennek következtében a hírvivő RNS-eket, a riboszómális RNS-eket, a transzfer RNS-eket és minden nukleáris eredetű citoplazmatikus RNS-t el kell szállítani a magban lévő szintézisük helyéről a végső citoplazmatikus rendeltetési helyükre. Fordítva, minden nukleáris fehérjét a citoplazmából kell importálni a sejtmagba.
A makromolekulák közlekedése a sejtmag és a citoplazma között a nukleáris póruskomplexeken (NPC-k) keresztül történik. Az NPC-k nagy fehérjeszerű struktúrák, amelyek vizes csatornákat képeznek a magburkon vagy -membránon keresztül. Az NPC-k legfeljebb körülbelül ötven fehérje többszörös másolatából, úgynevezett nukleoporinokból állnak, és három szerkezeti egységből állnak. A pórus központi csatornáját körülvevő gyűrűszerű központi váz két perifériás struktúra között helyezkedik el: a citoplazmatikus gyűrű, amelyből nyolc citoplazmatikus fibrillum indul ki, és a nukleáris perem, amely a magkosarat rögzíti.
A nukleáris transzport a szállított molekulák részét képező import vagy export jelektől függ. Ezeket a jeleket nukleáris lokalizációs jeleknek (NLS), illetve nukleáris exportszignáloknak (NES) nevezzük. A fehérjékben ezek specifikus aminosav-szekvenciák. Az NLS-eket vagy NES-eket a sejtmag és a citoplazma között ingázó szolubilis import- vagy exportreceptorok ismerik fel és kötik meg. A receptorok kölcsönhatása a rakományukkal (vagy szubsztrátokkal) lehet közvetlen vagy egy további adapterfehérje által közvetített. A kötődés után a transzportreceptorok dokkolják a rakományukat az NPC-hez, és elősegítik a transzlokációjukat a pórus központi csatornáján keresztül. Miután leszállították a rakományukat, a receptorok újrahasznosulnak, hogy további transzportköröket kezdeményezzenek. E modell szerint egy exportreceptor (R) megköti szubsztrátját (S) a sejtmagban, és az NPC-n keresztül a citoplazmába szállítja. A citoplazma felőli oldalon az exportált rakomány felszabadul, és a receptor a rakomány nélkül tér vissza a sejtmagba. Ezzel szemben egy import receptor a citoplazmában megköti az importált rakományt, és a sejtmagban felszabadítja azt.
A nukleáris transzport receptorok túlnyomó többsége egy nagy fehérjecsalád tagja, amelyek nagy affinitást mutatnak egy Ran nevű kis GTPázhoz, GTP-hez kötött formában. A GTP (guanozin-trifoszfát) a sejtek jelátvitelében használt energiahordozó molekula. Egy olyan GTPáz, mint a Ran, a GTP-t GDP-vé (guanozin-difoszfát) alakíthatja, ami megváltoztatja a GTPáz tulajdonságait. A Ran GTPáz szabályozza a receptorok és rakományaik kölcsönhatását.
A GTPáz több kofaktorral együttesen működik. A Ran kofaktorok feltűnő tulajdonsága, hogy aszimmetrikusan lokalizálódnak a sejtben, egyesek túlnyomórészt citoplazmában, míg mások túlnyomórészt a sejtmagban találhatók. Ez az aszimmetria segít a sejtmag és a citoplazma közötti kétirányú transzport szabályozásában.
lásd még Membránszállítás; Nukleotidok; Mag; Fehérjecélzás; RNS
Elisa Izaurralde
Bibliográfia
Mattaj, I. W., and L. Englmeier. “Nukleocitoplazmatikus transzport: The Soluble Phase.” Annual Review of Biochemistry (1998) 67: 265-306.
Nakielny, S. és G. Dreyfuss. “A fehérjék és RNS-ek transzportja a sejtmagba és a sejtmagból”. Cell (1999) 99: 677-690.