Как белки-шаттлы управляют ядерными порами

Ядерные поровые комплексы — это крошечные каналы, где происходит обмен веществами между ядром клетки и цитоплазмой. Учёные Базельского университета сообщают о новом исследовании, которое может опровергнуть устоявшиеся модели регуляции ядерного транспорта. Их исследование, опубликованное в Journal of Cell Biology, показывает, как белки-шаттлы, известные как импортины, контролируют функцию ядерных пор, — в противоположность взгляду, что ядерные поры контролируют перемещение импортинов.

Генетическая информация защищена в ядре клетки мембраной, содержащей многочисленные ядерные поры. Эти поры облегчают транспорт белков-импортинов, которые доставляют молекулярные грузы между ядром и окружающей цитоплазмой.

В отличие от преобладающих взглядов, команда под руководством профессора Родерика Лима, Арговия-профессора Биоцентра и Швейцарского нанонаучного института Базельского университета, продемонстрировала, что ядерный поровый комплекс работает не как простой фильтр, регулирующий процесс ядерного транспорта. Вместо этого различные импортины взаимодействуют, чтобы постоянно открывать и закрывать пору, как "вращающуюся дверь".

Импортины регулируют ядерные поры

Долгое время учёные полагали, что молекулярный фильтр внутри ядерного порового комплекса предотвращает или обеспечивает проход молекул в ядро. Текущее исследование Лима показывает, что одного этого фильтра недостаточно для барьерной функции — он обеспечивает лишь базовую инфраструктуру для её установления. Вместо этого несущие груз импортины функционируют как полноценные компоненты, регулирующие транспортный барьер ядерного порового комплекса.

Более того, Лим и коллеги показывают, как перемещение импортинов связано с их барьерной функцией. Импортины существуют в двух взаимодействующих формах: альфа и бета. Импортин бета способствует доступу груза в пору, тогда как импортин альфа определяет, какой груз может войти в ядро.

Удивительно, но команда обнаружила, что импортин альфа действует как молекулярный переключатель, который помогает высвобождать или удерживать импортин бета, чтобы открыть или закрыть пору. В отсутствие импортина альфа импортин бета теряет способность перемещаться через канал ядерной поры.

Импортины в здоровье и болезни

Результаты исследования также важны для понимания заболеваний, связанных с дефектами транспорта на уровне ядерного порового комплекса, таких как рак.

"Мы всегда думали о ядерном поровом комплексе как об автономной машине, контролирующей ядерный транспорт", — говорит Лим.

"Теперь мы гораздо лучше понимаем, как системное взаимодействие импортинов альфа и бета способно регулировать ядерный поровый комплекс для поддержания непрерывного транспорта. Следовательно, если импортин альфа работает неправильно, механизм вращающейся двери может застрять, и необходимые белки не смогут достичь своих ядерных целей. Или если дефектен импортин бета, пора может стать проницаемой для нежелательных веществ, которые могут попасть внутрь и отравить ядро".