Ученые раскрыли структуру внутреннего кольца ядерной поры

Это была 3D-головоломка из более чем 1000 частей с лишь размытым контуром в качестве ориентира. Ученые из EMBL собрали достаточно частей, чтобы увидеть общую картину. В исследовании, опубликованном в Science, они представили свои последние результаты, проясняющие структуру ядерного порового комплекса.

Ядерная пора — это проход в ядро клетки. Типичная клетка имеет сотни таких пор, играющих ключевую роль в контроле сотен тысяч молекул, которые входят и выходят из этого компартмента каждую минуту. Многие вирусы используют ядерные поры для инъекции своего генетического материала в клетку-хозяина, а также известно, что поры изменяются при развитии рака, поэтому понимание их работы важно. Ученые знали многие компоненты поры, но точная сборка этих строительных блоков была неясна.

"Ядерная пора — самый большой и сложный белковый комплекс в человеческой клетке. Теперь мы понимаем, как он устроен", — говорит Мартин Бек, руководивший работой в EMBL. "Это очень важный первый шаг к пониманию того, что на самом деле происходит с ядерными порами при раке, старении и других состояниях".

Ядерная пора состоит из трех концентрических колец: ядерного кольца, обращенного к ядру; цитоплазматического кольца, обращенного к остальной части клетки; и внутреннего кольца между ними. Ранее определив расположение строительных блоков ядерного и цитоплазматического колец, группа Мартина Бека в EMBL теперь выяснила организацию элементов, формирующих внутреннее кольцо.

"Неожиданно мы обнаружили, что, хотя оно состоит из других строительных блоков, внутреннее кольцо имеет ту же базовую архитектуру, что и два других кольца", — говорит Шьямал Мосалаганти из EMBL, изучавший кольцо с помощью крио-электронной микроскопии. "Эта очень сложная структура построена с использованием простых принципов. Мы смогли это раскрыть, потому что здесь сочетали множество различных методик".

Теперь Бек и коллеги хотят понять, как клетка завершает эту 3D-головоломку: как собирается ядерная пора. Благодаря гранту ERC ученые также исследуют, как пора варьируется между разными типами клеток.

"Зная эту структуру, мы теперь можем изучить, как ядерные поры эволюционировали в самом начале развития сложных клеток", — говорит Ян Косински из EMBL, собиравший части с помощью компьютерного моделирования. "В тот момент, когда появляется ядро — компартмент, заключающий ДНК, — нужна ядерная пора, но как она развивалась, все еще является предметом интенсивных дискуссий".