Transport jądrowy
Cechą wyróżniającą komórki eukariotyczne jest segregacja syntezy kwasu rybonukleinowego (RNA) i replikacji kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA) w jądrze, utrzymując je w oddzieleniu od cytoplazmatycznej maszynerii syntezy białek. W konsekwencji, RNA posłańca, rybosomalne RNA, transferowe RNA i wszystkie cytoplazmatyczne RNA pochodzenia jądrowego muszą być transportowane z miejsca syntezy w jądrze do miejsca docelowego w cytoplazmie. I odwrotnie, wszystkie białka jądrowe muszą być importowane z cytoplazmy do jądra.
Ruch makrocząsteczek pomiędzy jądrem a cytoplazmą odbywa się poprzez jądrowe kompleksy porowe (NPC). NPC są dużymi białkowymi strukturami, które tworzą wodne kanały przez otoczkę jądrową lub błonę. NPC składają się z wielu kopii do około pięćdziesięciu białek zwanych nukleoporynami i składają się z trzech jednostek strukturalnych. Pierścieniowa struktura centralna otaczająca centralny kanał porów jest umieszczona pomiędzy dwiema strukturami peryferyjnymi: pierścieniem cytoplazmatycznym, z którego emanuje osiem włókien cytoplazmatycznych, oraz obręczą jądrową, która zakotwicza kosz jądrowy.
Transport jądrowy zależy od sygnałów importu lub eksportu, które stanowią część transportowanych cząsteczek. Sygnały te określane są odpowiednio jako sygnały lokalizacji jądrowej (NLS) lub sygnały eksportu jądrowego (NES). W białkach są to specyficzne sekwencje aminokwasów. NLSs lub NESs są rozpoznawane i wiązane przez rozpuszczalne receptory importu lub eksportu, które przemieszczają się pomiędzy jądrem a cytoplazmą. Interakcja receptorów z ich ładunkami (lub substratami) może być bezpośrednia lub pośredniczona przez dodatkowe białko adaptorowe. Po przywi±zaniu, receptory transportowe dokuj± swoje ładunki do NPC i ułatwiaj± ich translokację przez centralny kanał porów. Po dostarczeniu ładunku, receptory są zawracane, aby zainicjować kolejne rundy transportu. Zgodnie z tym modelem, receptor eksportowy (R) wi±że swój substrat (S) w j±drze i przenosi go przez NPC do cytoplazmy. Po stronie cytoplazmatycznej eksportowany ładunek jest uwalniany, a receptor wraca do jądra bez ładunku. I odwrotnie, receptor importowy wiąże swój ładunek importowy w cytoplazmie i uwalnia go w jądrze.
Znakomita większość receptorów transportu jądrowego jest członkami dużej rodziny białek, które wykazują wysokie powinowactwo do małej GTPazy, zwanej Ran, w formie związanej z GTP. GTP (trójfosforan guanozyny) jest cząsteczką przenoszącą energię, używaną w sygnalizacji komórkowej. GTPaza taka jak Ran może spowodować, że GTP przekształci się w GDP (difosforan guanozyny), co zmieni właściwości GTPazy. GTPaza Ran reguluje interakcję receptorów z ich ładunkami.
GTPaza działa w porozumieniu z kilkoma kofaktorami. Uderzające właściwości kofaktorów Ran jest to, że są one asymetrycznie zlokalizowane w komórce, z niektórych głównie cytoplazmatyczne, podczas gdy inne są głównie znaleźć w jądrze. Ta asymetria pomaga kontrolować dwukierunkowy transport między jądrem a cytoplazmą.
see also Membrane Transport; Nucleotides; Nucleus; Protein Targeting; RNA
Elisa Izaurralde
Bibliografia
Mattaj, I. W., and L. Englmeier. „Nucleocytoplasmic Transport: The Soluble Phase.” Annual Review of Biochemistry (1998) 67: 265-306.
Nakielny, S., and G. Dreyfuss. „Transport białek i RNA w i z jądra.” Cell (1999) 99: 677-690.
.