控制蛋白质进入细胞核的“守门员”

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    [生物通讯]弗吉尼亚大学健康系统的研究人员识别出一个控制蛋白质进出遗传物质的储存室－－细胞核－－的开关机制。

    “这项研究标志着我们在了解细胞如何选派不同分子进入细胞内不同部位的研究中取得了重大进展。”文章的第一作者、弗吉尼亚大学Markey细胞信号转导研究中心的药理学教授Ian G. Macara说道。

    在真核细胞里 ，RNA的处理是在细胞核内进行，但是蛋白质是在细胞质合成，所以处理完成的 RNAs (mRNA, tRNA 和 rRNA)必需被输送出细胞核 。 另一方面，有许多蛋白质（如转录因子）需要从细胞质进入细胞核执行其任务 。这些巨分子的进出细胞核系由一类叫做内运子（importins）及外运子（exportins）的蛋白质协助 。

    “我们称这些在细胞中被运来运去的蛋白质分子为“货物”，每一种货物都附有决定它们必需被送至细胞内何处的邮政编码。我们研究了内运子蛋白，内运子就好比运送货物的大卡车，将分子运送到细胞的中心－－细胞核。”他解释说。“我们这些‘卡车’中有一个新组件起着帮助装载货物、确保运输路径正确的作用。这个组件可能还有帮助卡车区分各种不同细胞核入口密码的作用。”

    细胞核四周有一个叫做核膜的“围墙”环绕，核膜将遗传物质DNA与细胞的其余部分隔开。核膜中含有成千上万的通道－－核孔，“卡车”内运子和它们所要运送的货物就是通过核孔进入细胞核的。每个细胞核每分钟都有数百万货物分子进出。除细菌外，所有有生命生物都要无时无刻处理这样大交通流量的蛋白质运输。

    详细了解这些蛋白分子究竟是如何进出细胞核的十分重要，Macara说。因为病毒如HIV等已经窃取了货物运送的邮政密码，利用“卡车”内运子将其自己的组成成分运送进出细胞核。这样，病毒就控制了细胞，在细胞内进行自我复制。

    这项研究发现，内运子的一个称为Npap60（nuclear pore-associated protein，核孔伴随蛋白） 的新成分有3种不同的附着内运子方式，取决于内运子是在细胞质中装载货物、在进入核孔通道的途中还是在细胞核中交付货物。

    “如果没有分离出这个新组件，研究每一小部分是如何工作的，没人会注意到这些东西。”Macara说。“如果你只是想知道完好无损的Npap60如何结合到内运子上，答案都是一样的。但更仔细的观察，你就会发现一个令人惊异的开关机制。这个开关机制运行的方式非同寻常，与科学家们早先认为的Npap60功能相矛盾。现在我们想弄清楚Npap60是否也有助于内运子选择不同类型的货物分子。”

    这样的选择机制会怎样发生是Macara 和Mark E. Lindsay下一步的研究目标。 Lindsay是弗吉尼亚大学医学院的一名医学博士研究生，他是这项研究的发起人和领导者。

    有生命生物体的许多不同功能都要用到货物分子进入细胞核的过程，Macara解释说。“蛋白质只有进入到细胞核中才可能激活基因，病毒也必需进入细胞核才能在实现宿主内复制。如果我们了解了内运子是如何识别细胞核的入口密码的，就会查明允许或禁止病毒或蛋白质进入细胞核从而打开基因，引发疾病的机制。”

消息来源：弗吉尼亚大学健康系统

生物通摘译自BIO.COM