Kärntransport
Det utmärkande kännetecknet för eukaryota celler är att syntesen av ribonukleinsyra (RNA) och replikationen av desoxiribonukleinsyra (DNA) sker i kärnan, vilket gör att den är åtskild från det cytoplasmatiska maskineriet för proteinsyntes. Följaktligen måste budbärar-RNA, ribosomalt RNA, överförings-RNA och alla cytoplasmatiska RNA av nukleärt ursprung transporteras från sin syntesplats i kärnan till sin slutliga cytoplasmatiska destination. Omvänt måste alla nukleära proteiner importeras från cytoplasman till kärnan.
Trafiken av makromolekyler mellan kärnan och cytoplasman sker genom kärnporerkomplex (NPC). NPC:er är stora proteinösa strukturer som bildar vattenkanaler genom kärnans hölje eller membran. NPC består av flera kopior av upp till ett femtiotal proteiner som kallas nukleoporiner och består av tre strukturella enheter. Ett ringliknande centralt ramverk som omger porens centrala kanal är insprängt mellan två perifera strukturer: den cytoplasmatiska ringen från vilken åtta cytoplasmatiska fibriller utgår, och den nukleära kanten som förankrar kärnkorgen.
Nukleär transport är beroende av signaler för import eller export som utgör en del av de transporterade molekylerna. Dessa signaler kallas för nukleära lokaliseringssignaler (NLS) respektive nukleära exportsignaler (NES). I proteiner är de specifika aminosyrasekvenser. NLSs eller NESs känns igen och binds av lösliga import- eller exportreceptorer som pendlar mellan kärna och cytoplasma. Interaktionen mellan receptorerna och deras last (eller substrat) kan vara direkt eller förmedlas av ett ytterligare adapterprotein. När de binder sig, kopplar transportreceptorerna sin last till NPC och underlättar transporten av lasten genom porens centrala kanal. Efter att ha levererat sin last återanvänds receptorerna för att inleda ytterligare transportomgångar. Enligt denna modell binder en exportreceptor (R) sitt substrat (S) i kärnan och transporterar det genom NPC till cytoplasman. På cytoplasmasidan frigörs den exporterade lasten och receptorn återvänder till kärnan utan lasten. Omvänt binder en importreceptor sin importlast i cytoplasman och släpper den i kärnan.
Den stora majoriteten av nukleära transportreceptorer tillhör en stor familj av proteiner som uppvisar en hög affinitet för ett litet GTPas, kallat Ran, i den GTP-bundna formen. GTP (guanosintrifosfat) är en energibärande molekyl som används vid cellsignalering. Ett GTPas som Ran kan få GTP att förvandlas till GDP (guanosindifosfat), vilket ändrar GTPasets egenskaper. GTPaset Ran reglerar interaktionen mellan receptorerna och deras last.
GTPaset agerar tillsammans med flera kofaktorer. Den slående egenskapen hos Ran-kofaktorerna är att de är asymmetriskt lokaliserade i cellen, där vissa huvudsakligen är cytoplasmatiska medan andra huvudsakligen finns i cellkärnan. Denna asymmetri bidrar till att kontrollera tvåvägstransporten mellan kärna och cytoplasma.
Se även Membrantransport; Nukleotider; Kärna; Proteinmålsättning; RNA
Elisa Izaurralde
Bibliografi
Mattaj, I. W., och L. Englmeier. ”Nucleocytoplasmic Transport: Den lösliga fasen”. Annual Review of Biochemistry (1998) 67: 265-306.
Nakielny, S. och G. Dreyfuss. ”Transport av proteiner och RNA i och ur kärnan”. Cell (1999) 99: 677-690.