Nature子刊：蛋白质力学与核孔复合体功能的关系

　　

弗朗西斯克里克研究所(Francis Crick Institute)和伦敦国王学院(King’s College London)的研究人员发现，蛋白质在某些区域的柔软或坚硬程度可以决定它们进入细胞核的速度。

蛋白质需要进出细胞核(细胞的控制中心)来发挥不同的功能，比如告诉细胞核打开或关闭某些基因。这些蛋白质通过细胞核边缘的通道交叉，称为“核孔复合物”。

先前的研究表明，这些蛋白质的大小和组成改变了它们通过的容易程度，但今天发表在《Nature Physics》上的这项研究表明，机械性能也会影响蛋白质通过孔的进入。

通过跟踪单个细胞中蛋白质的运动，研究小组发现，在相同大小和氨基酸(它们的组成单元)组成的蛋白质中，蛋白质“核定位序列”(一种允许蛋白质进入细胞核的特殊序列)附近的机械稳定性影响了它们穿越的快慢。

他们发现，在这个序列旁边有一个柔软或灵活区域的蛋白质能够更快地进入细胞核。然后，研究人员设计了一个软标签，可以将其添加到较硬的蛋白质序列附近，以帮助它们更容易地进入细胞核。

这是通过标记转录因子(一种激活特定基因的蛋白质)来测试的，这种转录因子被称为MRTF，可以帮助细胞在体内移动。当一个软标签附着在MRTF上时，它能够更快地进入细胞核，增加细胞的运动。

研究人员认为，这可能是一种潜在的有用工具，可以更快地将药物运送到细胞核，或者通过标记转录因子来增加某些基因的活性。Francis Crick研究所单分子机械生物学实验室组长，伦敦国王学院生物物理学教授Sergi Garcia-Manyes说：”我们已经有了一个基本的发现，蛋白质的机制——它在导致易位的区域有多软或多硬——控制着它进入细胞核。虽然我们只研究了核孔，但这种机制可以调节进入细胞的其他部分，如线粒体或蛋白酶体。知道更灵活的蛋白质可以更快地进入细胞核可以帮助我们设计更有针对性的药物。”

第一作者之一Rafael Tapia-Rojo曾是克里克大学的博士后，现在是伦敦国王学院的生物物理学讲师，他说:“我们的发现出乎意料，使用一种新设计的光力学方法，单分子水平的测量如何与细胞水平上发生的事情如此直接地联系在一起，这令人震惊。”

研究人员现在正在研究转录因子是如何进化到包含灵活的区域，使它们更容易进入细胞核的。