Ядерно-цитоплазматичний транспорт білків: введення.

Як відомо, біосинтез білків відбувається у цитоплазмі, тому клітці довелося виробити механізм, за допомогою якого вона могла б постачати ядро необхідними молекулами. У число білків, що імпортуються в ядро, входять гістони, компоненти реплікативних систем, рибосомні білки, транскрипційні фактори. Цей шлях транспорту є на сьогодні самим вивченим.

Рецептори імпорту ядерних білків (імпортіни)

Кожен субстрат, активно транспортується в ядро ​​або з ядра, потребує специфічному рецепторі (транспортіне), який був би здатний переміщати молекулу через ядерну пору і через який процес транспорту сполучався б з циклом Ran.

Отже, подібні білки повинні володіти, щонайменше, трьома активностями:

– По-перше, вони повинні бути здатні зв’язувати субстрат,

– По-друге, пов’язувати RanGTP, і

– По-третє, заякорівать комплекс транспортін / вантаж на білках ядерної пори.

Одним з перших транспортінов, що був ідентифікований у зв’язку з транспортною функцією, виявився імпортін-бета, який бере участь в імпорті білків і U мяРНП (найпершими виявлені були білки CAS і Crm1, мутації за якими у дріжджів викликають аномалії сегрегації і морфології хромосом). Цей білок дав назву сімейству білків імпортінов-бета, члени якого беруть участь у найрізноманітніших видах нуклеоцітоплазматіческого транспорту. На даний момент це сімейство нараховує більше 20 білків у людини (табл. 2) та 14 білків в S.cerevisiae. Відмінними властивостями білків цього сімейства є N-кінцевий Ran-зв’язуючий домен, молекулярна вага в районі 90-130 кДа і ізоелектрична точка в районі 4.6-5.9 (Gorlich, D. et. Al. 1997).

Рецептор для імпорту NLS-білків – гетеродімер імпортінов-альфа/бета. Власне NLS-зв’язуючим є імпортін-альфа (він же: SRP1p/Kap60 в дріжджах, importin-альфа в Xenopus, NPI1/karyopherin-альфа/hSRP1 в людині, OHO21/pendulin в Drosophilla і alIMP-альфа в Aerobidopsis), а імпортін- бета (він же p97 і karyopherin-бета) служить для сполучення з Ran-циклом і зв’язування з білками ядерної пори.

Імпортін-альфа пов’язує NLS-який містить білок з набагато більшою ефективністю в присутності імпортіна-бета. Існує гіпотеза, згідно з якою, зв’язування імпортіна-бета сприяє витісненню з Arm-сайту внутрішнього NLS імпортіна-альфа. Дійсно в IBB мається NLS-послідовність, яка, можливо, може конкурувати за Arm із субстратом і витіснятися звідти при зв’язуванні імпортіна-бета (Fanara, P.et al. 2000).

Таким чином, у разі транспорту “класичного” NLS, функціональні активності “типового” транспортіна рознесені по двом різним білкам: за зв’язування субстрату відповідає адаптор – імпортін-альфа, – а за зв’язування RanGTP і білків ядерної пори – імпортін-бета. Подібна система – импортин-бета/адаптор/субстрат – має місце не тільки у випадку NLS-білкового транспорту, але і в разі імпорту білків по “незвичайним” механізмам і імпорту мяРНП .

Імпортін-бета містить 14-15 тандемної розташованих HEAT-мотивів. Порівняння послідовності імпортіна-бета з послідовністю Arm-домену імпортіна-альфа привело дослідників до висновку, що ці два імпортіна відносяться до одного суперсемейства. Враховуючи також, що N-кінцевий IBB-мотив імпортіна-альфа містить дві ділянки основних амінокислот, приблизно по чотири амінокислоти кожен, цілком відповідає всім ознакам NLS, можна провести паралель між взаємодіями імпортін-бета/IBB і імпортін-альфа/NLS (Malik, HS et al. 1997). У світлі цих даних здається цілком імовірним, що імпортін-бета і первинний імпортін-альфа походять від одного попередника. Вважається, що ним був імпортін-бета подібний, імпортін-альфа незалежний транспортін. Еволюційний сенс цієї події може полягати в тому, що воно дає можливість для утворення декількох невеликих спеціалізованих адапторною молекул, і за рахунок них спростити NLS-сигнали транспортуються білків, а також здійснювати регуляцію. Це здається більш вигідним, ніж створення ізоформ більш великого, суворо необхідного, а отже і менш еволюційно лабільного імпортіна-бета.

Імпортіни-альфа – це не єдині адаптори імпортіна-бета, крім них цей рецептор для імпорту своїх субстратів використовує XRIP-альфа, снурпортін 1, RanBP8 і імпортін 7

Comments are closed.