Исследование раскрывает ключевое взаимодействие, открывающее канал в ядро клетки

Ядерный поровый комплекс — гигантская по клеточным меркам структура с восьмикратной симметрией — контролирует доступ в штаб-квартиру клетки, ядро. Ученые из Рокфеллеровского университета выяснили ключевые этапы динамического процесса, который расширяет и сужает центральный канал этого комплекса.

Исследование, опубликованное 4 июня в Cell, основано на количественных биофизических данных и показывает, что ядерный поровый комплекс — не инертная структура, как считалось ранее.

«Мы обнаружили, что он реагирует на потребность в транспорте, открываясь и закрываясь в элегантно простом цикле», — говорит автор исследования Гюнтер Блобел.

Как открывается канал

Ранее команда Блобела обнаружила в центре канала гибкое кольцо, диаметр которого определяют два нуклеопорина из примерно 30: Nup58 и Nup54. Они ассоциируют и диссоциируют в так называемом «кольцевом цикле»:

• При ассоциации кольцо расширяется до 50 нанометров (может пропустить крупную рибосомную субъединицу).
• При диссоциации единое кольцо разделяется на три кольца диаметром 20 нанометров.

Новое исследование, проведенное постдоком Джунсоком Ко, показывает, как транспортный фактор кариоферин инициирует расширение кольца.

Роль кариоферина и неупорядоченной области

Ко измерил изменения тепла в реакциях между кариоферином, Nup58 и Nup54. Математический анализ данных выявил неожиданную роль неупорядоченной области Nup58.

Механизм: Когда одна молекула кариоферина связывается как минимум с двумя неупорядоченными областями Nup58, она стабилизирует Nup58. Это делает расширенную конформацию более выгодной — соседняя упорядоченная область Nup58 соединяется с Nup54. Чем больше молекул кариоферина присутствует, тем сильнее расширяется кольцо.

«На основе этих результатов мы смогли разработать модель для прогнозирования степени расширения кольца в зависимости от количества транспортных факторов», — говорит Ко.

Значение открытия

«Это открытие — критический шаг в понимании того, как ядерный поровый комплекс открывается и закрывается», — говорит Блобел. — Вероятно, даже незначительные проблемы в его работе со временем могут привести к многочисленным заболеваниям».