Kernporen sind große Protein-Komplexe, die den Kernumschlag durchqueren, der die doppelte Membran ist, die den eukaryotic Zellkern umgibt. Es gibt über auf dem Durchschnitt 2000 Kernporenkomplexe im Kernumschlag einer Wirbelzelle, aber es ändert sich abhängig vom Zelltyp und der Bühne im Lebenszyklus. Die Proteine, die den Kernporenkomplex zusammensetzen, sind als nucleoporins bekannt. Ungefähr Hälfte des nucleoporins enthält normalerweise entweder ein Alpha-Solenoid oder eine Falte des Beta-Propellers, oder in einigen Fällen beide als getrennte Strukturgebiete. Jeder NPC enthält mindestens 456 individuelle Protein-Moleküle und wird aus 30 verschiedenen Proteinen (nucleoporins) zusammengesetzt. Die andere Hälfte zeigt Struktureigenschaften, die für "heimisch entfaltete" Proteine typisch sind, d. h. sie sind hoch flexible Proteine, die an bestellter sekundärer Struktur Mangel haben. Diese unordentlichen Proteine sind der FG nucleoporins, so genannt, weil ihre Aminosäure-Folge viele Wiederholungen des peptide phenylalanine-glycine enthält.

Kernporenkomplexe erlauben den Transport von wasserlöslichen Molekülen über den Kernumschlag. Dieser Transport schließt RNS und ribosomes ein, der sich vom Kern bis das Zytoplasma und die Proteine (wie DNA polymerase und lamins), Kohlenhydrate, Signalmoleküle und das Lipids-Umziehen in den Kern bewegt. Es ist bemerkenswert, dass der Kernporenkomplex (NPC) 1000 Versetzungen pro Komplex pro Sekunde aktiv führen kann. Obwohl sich kleinere Moleküle einfach durch die Poren verbreiten, können größere Moleküle durch spezifische Signalfolgen anerkannt werden und dann mit der Hilfe von nucleoporins in oder aus dem Kern verbreitet werden. Das ist bekannt, weil Zyklus GEFÜHRT hat. Jede der acht Protein-Subeinheiten, die die wirkliche Pore (der Außenring) Projekte a umgeben, hat - gestaltetes Protein in den Porenkanal gesprochen. Das Zentrum der Pore scheint häufig, eine einem Stecker ähnliche Struktur zu enthalten. Es ist noch unbekannt, ob das einem wirklichen Stecker entspricht oder bloß Ladung gefangen unterwegs ist.

Größe und Kompliziertheit

Der komplette Kernporenkomplex (NPC) hat ein Diameter von ungefähr 120 Nanometern, das Diameter der Öffnung (funktionelles Diameter) ist ungefähr 9 Nanometer breit, und seine "Tiefe" ist ungefähr 200 Nanometer. Es war darauf hingewiesen worden, dass die Pore zu ungefähr 26 Nanometern ausgedehnt werden kann, um Molekül-Durchgang zu erlauben. Die molekulare Masse des Säugetier-NPC ist ungefähr 120 megadaltons, und es enthält etwa 30 verschiedene Protein-Bestandteile, jeden in vielfachen Kopien. Im Gegensatz ist der Hefe-Musterorganismus Saccharomyces cerevisiae kleiner, nur 66MDa wiegend.

Transport durch den Kernporenkomplex

Kleine Partikeln (Verlangt der effiziente Durchgang durch den Komplex mehrere Protein-Faktoren. Karyopherins, der als importins oder exportins handeln kann, ist ein Teil der Importin-β Superfamilie der der ganze Anteil eine ähnliche dreidimensionale Struktur.

Drei Modelle sind angedeutet worden, den Versetzungsmechanismus zu erklären:

• Sympathie-Anstiege entlang dem Hauptstecker
• Sympathie von Brownian gating
• Auswählende Phase

Import von Proteinen

Jede Ladung mit einem ausgestellten Kernlokalisierungssignal (NLS) wird für den schnellen und effizienten Transport durch die Pore bestimmt. Mehrere NLS Folgen sind bekannt, allgemein eine erhaltene polypeptide Folge mit grundlegenden Rückständen solcher als enthaltend. Jedes Material mit einem NLS wird durch importins zum Kern aufgenommen.

Das klassische Schema der NLS-Protein-Einfuhr beginnt mit Importin-α, der zuerst zur NLS Folge bindet, und handelt als eine Brücke für Importin-β, um anzuhaften. Der importinβ-importinα-cargo Komplex wird dann zur Kernpore geleitet und verbreitet sich dadurch. Sobald der Komplex im Kern ist, bindet RanGTP zu Importin-β und versetzt ihn vom Komplex. Dann versetzt das apoptosis Zellempfänglichkeitsprotein (CAS), ein exportin, der im Kern zu RanGTP gebunden wird, Importin-α von der Ladung. Das NLS-Protein ist so im nucleoplasm frei. Der Importinβ-RanGTP und Importinα-CAS-RanGTP Komplex verbreiten sich zurück zum Zytoplasma, wo GTPs hydrolyzed zum BIP sind, das zur Ausgabe von Importinβ und Importinα führt, die verfügbar für einen neuen NLS-Protein-Import herum werden.

Obwohl Ladung die Pore mit dem Beistand von Anstandsdame-Proteinen durchführt, ist die Versetzung durch die Pore selbst nicht Energieabhängiger. Jedoch braucht der ganze Importzyklus die Hydrolyse von 2 GTPs und ist so Energieabhängiger und muss als aktiver Transport betrachtet werden. Der Importzyklus wird durch den nucleo-cytoplasmic Anstieg von RanGTP angetrieben. Dieser Anstieg entsteht aus der exklusiven Kernlokalisierung von RanGEFs, Proteine, die BIP zu GTP darauf austauschen, haben Moleküle Geführt. So gibt es eine Hochkonzentration von RanGTP im Kern im Vergleich zum Zytoplasma.

Export von Proteinen

Einige Kernproteine müssen vom Kern bis das Zytoplasma exportiert werden, wie ribosome Subeinheiten und Boten RNAs tun. So gibt es einen dem Importmechanismus ähnlichen Exportmechanismus.

Im klassischen Exportschema können Proteine mit einer Kernexportfolge (NES) im Kern binden, um einen heterotrimeric Komplex mit einem exportin und RanGTP (zum Beispiel der exportin CRM1) zu bilden. Der Komplex kann sich dann zum Zytoplasma verbreiten, wo GTP hydrolysed ist und das NES-Protein veröffentlicht wird. CRM1-RanGDP verbreitet sich zurück zum Kern, wo BIP zu GTP von RanGEFs ausgetauscht wird. Dieser Prozess ist auch Energieabhängiger, weil er einen GTP verbraucht. Der Export mit dem exportin CRM1 kann durch Leptomycin B gehemmt werden.

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Export der RNS

Es gibt verschiedene Exportpfade durch den NPC für jede RNS-Klasse, die besteht. RNS-Export ist auch vermittelter (NES) des Signals; der NES ist in RNS bindenden Proteinen (abgesehen von tRNA, der keinen Adapter hat). Es ist bemerkenswert, dass der ganze Viren-RNAs und zellularer RNAs (tRNA, rRNA, U snRNA, microRNA) außer mRNA von RanGTP abhängig sind. Exportfaktoren von Conseved mRNA sind für den mRNA Kernexport notwendig. Exportfaktoren sind Mex67/Tap (große Subeinheit) und Mtr2/p15 (kleine Subeinheit). In höher eukaryotes, mRNA Export wird gedacht, vom Verstärken abhängig zu sein, das der Reihe nach einen Protein-Komplex, TREX zu gesplissenen Nachrichten rekrutiert. TREX fungiert als ein Adapter für den KLAPS, der eine sehr schlechte RNS verbindliches Protein ist. Jedoch gibt es Alternative mRNA Exportpfade, die sich auf das Verstärken für Spezialnachrichten wie histones nicht verlassen. Neue Arbeit deutet auch ein Wechselspiel zwischen vom Verstärken abhängigem Export und einem von diesen Alternative mRNA Exportpfade für sekretorische und mitochondrial Abschriften an.

Zusammenbau des NPC

Da der NPC Zugang zum Genom kontrolliert, ist es notwendig, dass es in großen Beträgen in Gebieten des Zellzyklus besteht, wo viel Abschrift notwendig ist. Zum Beispiel verdoppelt das Radfahren Säugetier- und Hefe-Zellen den Betrag von NPC im Kern zwischen dem G1 und der G2 Phase der Zelle Mitosis. Und oocytes sammeln große Anzahl von NPCs an, um sich auf den schnellen mitosis vorzubereiten, der in den frühen Stufen der Entwicklung besteht. Zwischenphase-Zellen müssen auch ein Niveau der NPC Generation aufrechterhalten, um die Niveaus von NPC in der Zelle unveränderlich zu halten, weil einige beschädigt werden können. Einige Zellen können sogar die NPC Zahlen wegen der vergrößerten Transcriptional-Nachfrage steigern.

Theorien des Zusammenbaues

So, wie werden diese riesengroßen Protein-Komplexe gesammelt? Da der immunodepletion von bestimmten Protein-Komplexen, wie Nup 107-160 Komplex, zur Bildung von poreless Kernen führt, scheint es wahrscheinlich, dass die Komplexe von Nup am Schmelzen der Außenmembran des Kernumschlags mit dem inneren und nicht beteiligt werden, dass das Schmelzen der Membran die Bildung der Pore beginnt. Es gibt mehrere Weisen, wie das zur Bildung des vollen NPC führen konnte.

• Eine Möglichkeit besteht darin, dass als ein Protein-Komplex es zum chromatin bindet. Es wird dann in die doppelte Membran in der Nähe vom chromatin eingefügt. Das führt abwechselnd zum Schmelzen dieser Membran. Um diesen Protein-Komplex binden andere schließlich das Formen des NPC. Diese Methode ist während jedes Phasen von mitosis möglich, weil die doppelte Membran um den chromatin da ist, bevor der Membranenfusionsprotein-Komplex einfügen kann. Eilen Sie dahin mitotic Zellen konnten eine Membran zuerst mit Poren bilden, die in nach der Bildung einfügen werden.
• Ein anderes Modell für die Bildung des NPC ist die Produktion einer Vorpore als ein Anfang im Vergleich mit einem einzelnen Protein-Komplex. Diese Vorpore würde sich formen, wenn mehrere Komplexe von Nup zusammen kommen und zum chromatin binden. Das würde die doppelte Membranenform darum in während des mitotic Wiederzusammenbaues haben. Mögliche Vorporenstrukturen sind auf chromatin vor der Bildung des Kernumschlags (NE) mit der Elektronmikroskopie beobachtet worden. Während der Zwischenphase des Zellzyklus würde die Bildung der Vorpore innerhalb des Kerns, jeder Bestandteil geschehen, der in durch vorhandenen NPCs wird transportiert. Diese Nups würden zu einem importin, einmal gebildet binden, den Zusammenbau einer Vorpore im Zytoplasma verhindernd. Einmal transportiert in den Kern ist Gelaufen GTP würde zum importin binden und ihn veranlassen, die Ladung zu veröffentlichen. Dieser Nup würde von einer Vorpore frei sein. Wie man mindestens gezeigt hat, hat die Schwergängigkeit von importins Nup 107 und Nup 153 nucleoporins in den Kern gebracht. NPC Zusammenbau ist ein sehr schneller Prozess noch hat Zwischenstaaten definiert kommen vor, der zur Idee führt, dass dieser Zusammenbau auf eine schrittweise Mode vorkommt.
• Eine dritte mögliche Methode des NPC Zusammenbaues spaltet sich auf. Diese Methode scheint, Schneider zu sein, der für die NPC Bildung während der Zwischenphase gemacht ist. Es zufällig, wenn mehr protomers zu einem vorhandenen NPC hinzugefügt werden. Wie man gezeigt hat, hat die achtfältige Symmetrie des NPC einen Grad der Knetbarkeit gehabt und wird das erlauben. Schließlich wird genug protomers hinzufügen und einem neuen NPC erlauben, das Original abzuspalten. Diese Methode des NPC Zusammenbaues kann nur während der Zwischenphase des Zellzyklus geschehen.

Zerlegung

Während mitosis scheint der NPC, etappenweise auseinander zu nehmen. Peripherischer nucleoporins wie Nup 153 Nup 98 und Nup 214 disassociate vom NPC. Der Rest, der als ein Schafott als Proteine betrachtet werden kann, bleibt stabil als zylindrische Ringkomplexe innerhalb des Kernumschlags. Wie man größtenteils denkt, ist diese Zerlegung der NPC peripherischen Gruppen gesteuertes Phosphat, weil mehrere dieser nucleoporins phosphorylated während der Stufen von mitosis sind. Jedoch ist das am phosphorlyation beteiligte Enzym in vivo unbekannt. In metazoans (die offenen mitosis erleben) baut sich der NE schnell nach dem Verlust peripherischen Nups ab. Der Grund dafür kann wegen der Änderung in der Architektur des NPC sein. Diese Änderung kann den NPC durchlässiger für Enzyme beteiligt an der Degradierung des NE wie cytoplasmic tubulin, sowie das Erlauben des Zugangs des Schlüssels mitotic Gangregler-Proteine machen.

Bewahrung der Integrität

Es wurde in Fungi gezeigt, die geschlossenen mitosis erleben (wo sich der Kern nicht abbaut), dass die Änderung der Durchdringbarkeitsbarriere des NE wegen Änderungen innerhalb des NPC war und ist, was den Zugang von mitotic Gangreglern erlaubt. In Aspergillus nidulans scheint die NPC Zusammensetzung, durch den mitotic kinase NIMA, vielleicht durch phosphorylating der nucleoporins Nup98 und Gle2/Rae1 bewirkt zu werden. Dieses Umbauen scheint, den Protein-Komplex cdc2/cyclinB zu erlauben, gehen in den Kern sowie viele andere Proteine wie auflösbarer tubulin ein. Das NPC Schafott bleibt intakt überall in geschlossenem mitosis des Ganzen. Das scheint, die Integrität des NE zu bewahren.

Außenverbindungen

• Kernporenkomplex-Zeichentrickfilme
• Kernporenkomplex-Illustrationen