Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 220
Текст из файла (страница 220)
Мембрана удалена выделением сдетергентами. Обратите внимание, что некоторые из НРС содержат вещество в центре. Предполагают, что зто макромолекулы в процессе транспорта через НРС. (б, из М. Ъу. Оо)дьегз апд Т. О. д))еп, 2 Се)! Вю). 119: 1429-1440, 1992. С любезного разрешения издательства Тне йосйе(ебег Цпгуегяту Ргеея в, с любезного разрешения УУегпег Егап)ш и О)псн 5сьеег; г, с любезного разрешения яоп М)й)вап.) 12.2.Транспорт молекул между ядром и цитозвдем 1635 размер молекул, поступающих в ядро при помощи простой диффузии размер макромолекул, поступающих в ядро при помощи активного транспорта 50 нм Рис.
12.10. Модель воротного барьера диффузии НРС. Показан вид МРС сбоку. Неструктурированные участки белков, выстилающие центральную пору, образуют запуганную сеть, блокирующую пассивную диффузию крупных макромолекул. Однако во время активного транспорта через МРС способны пройти частицы, диаметр которых составляет до 99 нм.
Поскольку многие клеточные белки слишком велики для пассивной диффузии через ХРС, ядерный компартмент и цитозоль способны поддерживать различный белковый состав. Например, диаметр зрелых цитоплазматических рибосом со ставляет около 30 нм, и поэтому они не способны диффундировать через ХРС, ограничивая белковый синтез цитозолем. Но как ядро экспортирует многие син гезированные в нем рибосомальные субъединицьг или импортирует такие крупные макромолекулы, как ДПК и РНК полимеразы, молекулярная масса субьединиц которых составляет 100 — 200 тысяч дальтон? Ниже мы обсудим, как эти и многие другие молекулы белков и ДПК связываются с определенными рецепторными белками, которые активно переносят крупные молекулы через ХРС.
12.2.2. Сигналы ядерной локализации налравлякгт ядерные белки В ЯДРО Когда из ядра искусственно экстрагируют белки и вводят их в цитозоль, даже самые крупные из них эффективно возвращаются обратно в ядро. Сигналы сортировки, носящие название сигналов ядерной локализации, отвечают за селек тивность этого процесса активного ядерного импорта. Сигналы точно определили при помощи методов рекомбинантных ДНК как для разнообразных ядерных белков, так и для белков, которые входят в ядро только временно (рис.
12.11). Во многих белках сигнал состоит из одной или двух коротких последовательностей, обога п1енных положительно заряженными аминокислотами лизином и аргинином (см. таблицу 12.3, стр. 1079). Для отдельных ядерных белков состав последовательности изменяется. Прочие ядерные белки содержат различные сипгалы, часть из которых еще не охарактеризована.
Сигналы ядерной локализации могут располагаться практически в любом месте аминокислотной последовательности. Предполагают, что они образуют петли 10% Часть В. Внутренняя организацйя клетки б) локдлиздция т-днтигенд, содн ждщего МУТАНТЙЫЙ СИГНАЛ ЯДЕРНОГО ИМПОРТА а) локАлизАция т-АнТНГенА, сОдеРжАщЕГО НОРМАЛЬНЫЙ СИГНАЛ ЯДЕРНОГО ИМПОРТА Р - Р фф ф(ВД))))В ф)В наы- Рго — Рго ., ' тьг; иж())ж книг()(яв. — Уа!— дл,Ф Рис.
12.11. Функция сигнала ядерной локализации. На иммунофлуоресцентных микрофотографиях показана клеточная локализация Т-антигена вируса 5Н40. В одном случае он содержит короткую последовательность, служащую сигналом ядерной локализации, в другом — нет. а) Нормальный Т-антиген содержит указанную обогащенную лизином последовательность и импортируется в ядро, на что указывает иммунофлуоресцентное окрашивание антителами против Т-антигена. б] Т-антиген с измененным сигналом ядерной локализации (лизин заменен треонином) остается в цитозоле. (Из О. Кашегоп, В. ЛоЬ- енз, НН.
Вкьагбзоп апс( А. 5тгШ, Сея 39: 499-509, 1984. С любезного разрешения издательства Е)зеч~ег) или специфические сайты на поверхности белка. Многие из ннх функционируют даже в форме коротких пептидов, прикрепленных к боковым цепям лизина на поверхности цитоплазматического белка. Это указывает на то, что точное положение сигнала в амипокислотпой последовательности ядерного белка не имеет значения. Гюлее топь если хотя бы одна суГгьединица многокомпонентного белкового комплекса несет сигнал ядерной локализации, комплекс будет импортирован в ядро.
Транспорт ядерных белков через )х)РС можно наблюдать, покрыв частицы золота сигналом ядерной локализации, введя их в цитозоль н следя за их даль нейшей судьбой при помощи электронной микроскопии тргзс. 12.12). Транспорт начинается, когда частицы связываются с похожими на щупальца фибриллами, выступаюгцимн из кольца ГчРС в цитоплазму, и дальше идет через центр ГчРС.
ядерная оболочка Рио 12.12. Визуализация активного импорта через МРС. На этой серии электронных микрофотографий показан вход в ядро через МРС сферических частиц коллоидного золота (стрелки), покрытых пептидами, содержащими сигналы ядерной локализации. Золотые частицы ввели в живые клетки, которые затем фиксировали и подготавливали к электронной микроскопии через различные временныее промежутки после инъекции. о) Золотые частицы сначала видны вблизи цитоплазматических фи 6рилл М РС.
б, в] Они мигрируют к центру МРС, где они сначала видны только на цитоплазматической стороне. г) Затем они появляются на ядерной стороне. Диаметр этих золотых частиц значительно превышает диаметр диффузионного канала МРС, поэтому они импортируются посредством активного транспорта. (Из М. Ранте апд О. АеЬ!, 5сгепсе 273: 1729-1732, 1996.
С любезного разрешения издательства ААА5.) б) ядро цитозоль 100 нм зтът. Тп Мгплпт ПО М Я и на ~палм ю па ' 'зппа~д .'.о 1088 Часть 1Ч. Внутренняя организация клетки ЕС-поыторами (по однобуквенному обозначению этих аминокислот, обсуждаемому в главе 3). ГС-повторы служат сайтами связывания рецепторов ядерного импорта. Предполагается, что они выстилают проход через НРС, по которому идут рецепторы импорта и связанные с ними белки.
Комплексы рецептор-белок движутся по транспортному пути за счет последовательного связывания, Лиссоциации и повторного связывания с соселними ГС-повторами. Таким образом, комплексы перескакивают с одного белка 1ч РС на друпзй, избегая переплетения боковых цепей аминокислот в центре НРС. Оказавшись внутри ядра, рецепторы импорта диссоциируют от своего «груза» и возвращаются в цитозоль. Рецепторы ядерного импорта не все~ ла напрямую связываются с ядерными белками.
Иногда дополнительные адаптерные белки образуют мостик между рецептором импорта и сигналом ядерной локализации транспортируемого белка (рис. 12.13, б). Некоторые адаптерные белки структурно родственны рецепторам ядерного транспорта, что указывает на их обшее эволюционное происхожление. При помощи разнообразных рецепторов импорта и адаптеров клетки способны узнавать широкий спектр сигналов ядерной локализации, расположенных на ялерных белках. 12.2.4.
Ядерный экспорт работает так же, как ядерный импорт, но в обратном направлении Экспорт из ядра крупных молекул, например новых рибосомальных субъелиниц и молекул РНК, происхолит через )ЧРС и также зависит от системы селективного транспорта. Транспортная сисзема основана на сигналах ядерного экспорта переносимых макромолекул и рецепторах ядерного экспорта. Эти рецепторы связывают как сигналы экспорта, так и белки ХРС, направляющие свой «груз» через 1ЧРС в цитозоль.
Многие сигналы ядерного экспорта структурно родственны рецепторам ядерного импорта и кодируются тем же семейством генов рецепторов ядерного транспорта, или кариофериноы. В дрожжах содержится 14 генов, кодируюших членов этого семейства; в животных клетках их число значительно больше. Часто только по аминокислотной послеловательности невозможно судить о том, является ли данный белок рецептором ядерного импорта или ядерного экспорта. Как и следовало ожидать, транспортные системы импорта и экспорта работают одинаково, но в противоположных направлениях: рецепторы импорта связывают свой «груз» в цитозоле, высвобождают их в ядре и затем возвраШаются в цитозоль для повторного использования, а рецепторы экспорта функционируют в противоположном направлении.
12.2.5. 6ТРаза Кап определяет направление транспорта через МРС Импорт ядерных белков через )Ч РС концентрирует определенные белки в ядре и, следовательно, увеличивает упорядоченность в клетке, то есть уменьшает энтропию. Клетка получает энергию, необходимую для этого процесса, через гилролиз СТР мономерной СТРазой Кап. Кап содержится как в цитозоле, так и в ядре и необхолима как лля ядерного импорта, так и для ядерного экспорта. Как и другие СТРазы, Кап представляет собой молекулярный переключатель, сушествуюший в двух конформационных состояниях в зависимости от того, связан ли с ним СРР или СТР (см. главу 3).
Два Кап-специфичных регуляторных белка инициируют переключение межлу состояниями: цитоплазматический СТРазаактивируюи1ий белок (СТРазе-Ас((па~(пд Рго(е(п, САР) запускает гидролиз СТР и, слеловательно, способствует переходу Кап-СТР в Кап-СРР и ядерный фактор обмена гуаниновых нуклеотидоы (Снап(пе Ехсйапуе Гастог, СЕР) запускает 122; Транспорт молекул между'ядром н циуозолем 10()9 обмен ОТ)Р на ОТР и таким образом переводит йап ОРР в Кап ОТР. Поскольку Кап-ОАР располагается в цитозоле, а Кап ОЕà — в ядре, цитозоль содержит в основном йап О1)Р, а ядро Кап ОТР (рнс. 12.14).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
