원자력 수송

Nuclear transport

핵 수송은 분자가 세포의 핵막을 가로질러 이동하는 메커니즘을 말한다. 세포핵에서 나오는 큰 분자의 출입은 핵공기 복합체(NPC)에 의해 엄격히 통제된다. 비록 작은 분자는 규제 없이 핵으로 들어갈 수 있지만, RNA와 단백질과 같은 고분자는 핵으로 진입하기 위해 수입산이라 불리는 카리오페린과 같이 핵 운반 수용체로 알려진 운송 인자와 연관성을 필요로 한다.[1][2][3]

세포질에서 핵으로 가져와야 하는 단백질은 임포틴으로 묶인 핵 국산화 신호(NLS)를 운반한다. NLS는 태그의 역할을 하는 아미노산의 배열이다. 소수성 서열도 문서화되었지만, 그것들은 구성의 다양성과 가장 일반적으로 친수성이 있다.[1] 단백질, 전이 RNA, 조립된 리보솜 하위 단위는 핵으로부터 수출되는데, 이는 핵 수출 신호(NES)라고 불리는 신호 시퀀스를 묶는 엑스포틴과의 연관성 때문이다. 그들의 화물을 운송할 수 있는 수입과 수출의 능력은 작은 Ras 관련 GTPase, Ran에 의해 규제된다.

GTPases는 Guanosine triphosphate(GTP)라고 불리는 분자에 결합하는 효소인데, GTP는 Guanosine diphosphate(GDP)를 만들어 에너지를 방출하기 위해 가수분해한다. Ran은 GTP에 묶여있는지 GDP에 묶여있는지에 따라 다른 순응에 있다. Ran은 GTP에 묶여있는 상태에서 Karyopherins(수입과 수출)를 결합할 수 있다. 수입업자는 RanGTP에 바인딩되면 화물을 방출하고, 수출업자는 RanGTP를 바인딩하여 수출화물과 함께 3차 복합단지를 형성해야 한다. Ran의 지배적인 뉴클레오티드 결합 상태는 그것이 핵(RanGTP)이나 세포질(Ran GDP)에 위치하는지에 따라 달라진다.

RNA와 단백질과 같은 고분자는 Ran-GTP 핵 운반 사이클이라고 불리는 과정에서 핵막을 가로질러 활발하게 운반된다.

핵수입

단백질이 세포핵으로 수입되는 과정이다.

핵수출

핵 수출은 대략 수입 과정을 역전시킨다; 핵에서, 엑스포린은 화물과 Ran-GTP를 결합하고 모공을 통해 복합체가 분리되는 세포질까지 확산한다. Ran-GTP는 GAP를 결합하고 GTP를 가수분해하며, 그 결과 Ran-GDP 복합체가 핵으로 복원되어 그 결합 리간드를 GTP와 교환한다. 따라서, 수입업자는 화물과 분리하기 위해 RanGTP에 의존하는 반면, 수출업자는 화물에 바인딩하기 위해 RanGTP를 요구한다.[4]

전문 mRNA 수출자 단백질은 변환 후 수정이 완료된 후 성숙한 mRNA를 세포질로 이동시킨다. 이 번역 과정은 비록 구체적인 메커니즘이 아직 잘 이해되지는 않았지만, Ran 단백질에 적극적으로 의존하고 있다. 특히 일반적으로 번역되는 몇몇 유전자들은 변환 과정을 용이하게 하기 위해 물리적으로 핵 모공 근처에 위치한다.[5]

tRNA의 수출도 그것이 겪는 다양한 수정에 의존하기 때문에, 제대로 기능하지 못하는 tRNA의 수출을 막는다. 이러한 품질관리 메커니즘은 성장하는 펩타이드 체인에 아미노산을 첨가하는 데 관여하는 번역에서의 tRNA의 중심 역할 때문에 중요하다. 척추동물의 tRNA 수출자를 exportin-t라고 부른다. Exportin-t는 핵의 tRNA 화물에 직접 바인딩되는데, 이는 RanGTP의 존재에 의해 촉진되는 과정이다. tRNA의 구조에 영향을 미치는 돌연변이는 수출입에 바인딩하는 능력을 억제하고 결과적으로 수출되는 능력을 억제하여 셀에 또 다른 품질 관리 단계를 제공한다.[6] 위에서 설명한 바와 같이, 콤플렉스는 일단 봉투를 넘어서면 tRNA 화물을 분리하여 사이토솔로 방출한다.

단백질 쉬클링

많은 단백질은 NES와 NLS를 모두 가지고 있기 때문에 핵과 세포솔 사이를 끊임없이 왕복하는 것으로 알려져 있다. 특정 경우, 이러한 단계 중 하나(즉, 핵 수입 또는 핵 수출)는 종종 변환 후 변경에 의해 규제된다.

단백질 폐쇄는 헤테로카리온 융합 검사를 사용하여 평가할 수 있다.[7]

참조

  1. ^ a b Watson, JD; Baker TA; Bell SP; Gann A; Levine M; Losick R. (2004). "Ch9-10". Molecular Biology of the Gene (5th ed.). Peason Benjamin Cummings; CSHL Press. ISBN 978-0-8053-9603-4.
  2. ^ Mackmull, MT; Klaus, B; Heinze, I; Chokkalingam, M; Beyer, A; Russell, RB; Ori, A; Beck, M (18 December 2017). "Landscape of nuclear transport receptor cargo specificity". Molecular Systems Biology. 13 (12): 962. doi:10.15252/msb.20177608. PMC 5740495. PMID 29254951.
  3. ^ Alberts, Bruce (2004). Essential cell biology (2nd ed.). Garland Science Pub. pp. 504–506. ISBN 978-0815334811.
  4. ^ Pemberton, Lucy F.; Bryce M. Paschal (2005). "Mechanisms of Receptor-Mediated Nuclear Import and Nuclear Export". Traffic. Blackwell Munksgaard. 6 (3): 187–198. doi:10.1111/j.1600-0854.2005.00270.x. PMID 15702987.
  5. ^ Cole, CN; Scarcelli, JJ (2006). "Transport of messenger RNA from the nucleus to the cytoplasm". Curr Opin Cell Biol. 18 (3): 299–306. doi:10.1016/j.ceb.2006.04.006. PMID 16682182.
  6. ^ Görlich, Dirk; Ulrike Kutay (1999). "Transport between the cell nucleus and the cytoplasm". Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 15: 607–660. doi:10.1146/annurev.cellbio.15.1.607. PMID 10611974.
  7. ^ Gammal, Roseann; Baker, Krista; Heilman, Destin (2011). "Heterokaryon Technique for Analysis of Cell Type-specific Localization". Journal of Visualized Experiments (49): 2488. doi:10.3791/2488. ISSN 1940-087X. PMC 3197295. PMID 21445034.

외부 링크