Ядерные белки: импорт, NLS-независимые механизмы.
Подавляющее большинство ядерных белков импортируется туда по стандартному NLS-зависимому механизму. Альтернативные механизмы могут оказаться совершенно необходимыми в случае импорта компонентов самой транспортной системы. Действительно, RCC1 может импортироваться в ядро по NLS-независимому пути, а для транспорта Ran альтернативный путь вообще является основным и, по-видимому, единственным. Но компонентами транспортных систем перечень белков, транспортирующихся по "необычным" механизмам, далеко не ограничивается, этот список постоянно пополняется новыми членами.
Некоторые белки, например гистон Н1, транспортируется по механизму сходному с NLS-зависимым механизмом. Но вместо импортина-альфа в этом процессе фигурирует другой белок, в случае Н1 это импортин 7. Вероятное значение обособления механизма транспорта этого белка - обеспечение высокой эффективности этого процесса. Дело в том, что Н1 - маленький белок и может легко диффундировать из ядра, и поэтому система активного транспорта должна не только обеспечивать доставку новосинтезированных белков, но и перекрывать постоянную диффузию белка из ядра.
Бывают случаи, когда один субстрат транспортируется через ядерные поры сразу несколькими разными системами. Так, импорт U мяРНП происходит по двум разным механизмам. Но самым впечатляющим примером служит транспорт рибосомного белка rpL23a , импорт которого осуществляется сразу четырьмя независимыми рецепторами: импортином-бета, транспортином 1, импортином 5 и импортином 7 . Интересно, что со всеми этими транспортинами (в том числе с импортином-бета ) rpL23a связывается прямо, без участия адапторов. Домен этого белка, отвечающий за прямое связывание импортина-бета, называется BIB (чтобы отличать его от IBB). Он более сложен чем "классический" NLS и, по выражению авторов, экстремально основной (extremely basic). Есть предположение, что этот домен представляет собой реликтовый сигнал ядерной локализации, сохранившийся с тех времен, когда импортин-альфа еще не появился в ходе эволюции.
|
|
|
Экспорт.
Следует заметить, что экспорт изучен не очень хорошо.
Экспортины. Рецептор ядерного экспорта, белок CRM1 - представитель семейства импортинов-бета . В комплексе с RanGTP и субстратом, CRM1 транспортируется в цитоплазму, где комплекс диссоциирует, субстрат высвобождается, а CRM1 поступает обратно в ядро.
Сборка ядерных пор in vitro происходит через интермедиаты.
До настоящего времени вопрос о формировании и распаде ядерной оболочки (ЯО) и ЯПК в процессе митоза in vivo остается недостаточно изученным. Однако недавние эксперименты по инкубации цитоплазматического экстракта из ооцитов амфибий с хроматином спермы in vitro позволили при использовании высокоразрешающей сканирующей электронной микроскопии получить новые данные о регуляции этого процесса. Было показано, что за 1,5-2,5 часа инкубации в такой системе формируются функционально активные (способные к репликации и транскрипции) ядра со зрелыми ЯПК.
|
|
|
На первом этапе гладкие и шероховатые пузырьки эндоплазматического ретикулума связываются с поверхностью деконденсирующегося хроматина и сплавляются вместе, формируя внутреннюю и наружную ядерные мембраны. Для осуществления этого процесса необходимы ионы Са 2+ и большое количество энергии, поставляемой ГТФ и АТФ. При этом было показано, что в формировании ядерной оболочки участвуют два типа пузырьков эндоплазматического ретикулума, различающихся по составу белков.
После формирования вокруг хроматина замкнутой ЯО начинается сборка ЯПК. Сначала в различных местах ЯО появляются небольшие ямки, которые затем превращаются в 10-20 нм пустые поры. После этого размер пор увеличивается до 40 нм и далее начинается последовательное формирование сначала внутренних, а затем периферических компонентов поры. Установлено, что сборка составляющих пору компонентов происходит фрагментарно, сначала образуется одна составляющая компонент субъединица, затем вторая и т.д. При этом пора постепенно увеличивается в размере и за 4-6 минут превращается в зрелую пору диаметром 110-120 нм.
|
|
|
До сих пор не ясно, какова последовательность сборки белков при формировании ЯПК de novo. Предполагается, что специфические белки, связываясь с мембранами ЯО, стимулируют их постепенное сближение и слияние, после чего к этому участку мембраны присоединяются интегральные белки POM121 и gp210, которые стабилизируют сформированное отверстие. Затем сюда доставляются другие нуклеопорины, необходимые для формирования центральных (комплекс р62) и периферических компонентов (Nup 358, Nup 214, Nup 153 и т.д.) поры, и, наконец, зрелая пора дополнительно закрепляется в ЯО с помощью белков ламины.
С использованием митотического экстракта в опытах in vitro, было показано, что распад ЯО происходит за счет отщепления от нее пузырьков эндоплазматического ретикулума (ЭР), а разборка ЯПК идет через промежуточные структуры, похожие на интермедиаты, которые наблюдаются при сборке ЯПК. При этом сначала разбираются периферические, а затем центральные компоненты ЯПК. Результаты экспериментов по исследованию сборки и распада ядерных пор in vitro были подтверждены в опытах in vivo при исследовании деления ядер в ранних эмбрионах дрозофилы. Было продемонстрировано, что разборка пор происходит в профазе митоза, сначала разбираются центральные, затем периферические компоненты пор. Сборка новых пор начинается в телофазе после формирования ЯО и проходит через те же промежуточные формы, которые наблюдались при формировании пор в опытах in vitro. Интересно, что наиболее формирование пор в экспериментах in vivo инициируется преимущественно в участках слияния мембран пузырьков эндоплазматического ретикулума с наружной ядерной мембраной.
|
|
|
Помимо поровых комплексов в ЯО, подобные структуры были обнаружены и в цитоплазме, в составе мембран ЭР. Белковый состав этих пороподобных комплексов сходен с белками ЯПК. Однако, в отличие от ЯПК, их формирование в системе in vitro происходит в отсутствие хроматина. Эти специфические мембраны ЭР были названы дырчатыми или окончатыми мембранами (AL-annulate lamellae). Интересно, что дырчатые мембраны с порами очень похожими на ЯПК, отсутствуют в соматических клетках, но выявляются в больших количествах в быстро делящихся клетках, таких, как яйцеклетки, эмбриональные и опухолевые клетки. Функциональная роль этих структур пока слабо изучена. Предполагается, что эти структуры представляют собой депо белков ядерных пор и могут участвовать в сборке ЯПК в случае быстрых митозов, однако механизмы регуляции этого процесса, а также особенности использования этих структур при формировании ЯО и ЯПК in vivo почти не изучены.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 208; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!