핵공 핵질 세포질 간의 전송의 대부분을 허용하는 핵의 "게이트"이다 (그리스어는 = 통로 또는 통과 모공). 핵 기공은 핵의 내부와 외부 막을 연결하여 단백질과 RNA를 운반하는 역할을하는 채널을 형성합니다.
pore라는 단어는 해당 구조의 복잡성을 반영하지 않습니다. 이 때문에 핵 기공보다는 핵 기공 복합체 (CPN)를 지칭하는 것이 바람직하다. CPN은 수송 중에 구조 나 세포주기의 상태가 변경 될 수 있습니다.
출처 : English Wikipedia의 RS Shaw.
최근 CPN을 구성하는 단백질 인 뉴 클레오 포린이 유전자 발현 조절에 중요한 역할을한다는 사실이 밝혀졌다. 따라서 뉴 클레오 포린의 기능에 영향을 미치는 돌연변이가 발생하면자가 면역 질환, 심근 병증, 바이러스 감염 및 암과 같은 병리가 인간에게 발생합니다.
형질
전자 단층 촬영을 사용하여 CPN의 두께는 50nm, 외부 직경은 80 ~ 120nm, 내부 직경은 40nm로 결정되었습니다. 큰 리보솜 소단위 (MW 1590 kDa)와 같은 큰 분자는 CPN을 통해 핵 밖으로 내보낼 수 있습니다. 코어 당 약 2,000 ~ 4,000 개의 NPC가 있습니다.
개별 CPN의 분자량 은 척추 동물에서 약 120 ~ 125 MDa (1 MDa = 10 6 Da)입니다. 대조적으로 CPN은 효모에서 더 작으며 약 60 MDa입니다. CPN의 엄청난 크기에도 불구하고 뉴 클레오 포린은 모든 진핵 생물에서 매우 보존되어 있습니다.
CPN을 통한 전좌는 빠른 프로세스이며 속도는 1000 전좌 / 초입니다. 그러나 CPN 자체가 전송 흐름의 방향을 결정하지는 않습니다.
그것은 세포질보다 핵에서 더 큰 RanGTP 구배에 따라 다릅니다. 이 기울기는 구아닌 교환 인자 Ran에 의해 유지됩니다.
세포주기 동안 CPN은 구성 요소의 조립 및 분리주기를 거칩니다. 조립은 인터페이스에서 그리고 유사 분열 직후에 발생합니다.
풍모
리보 핵산 (소핵 RNA, 메신저 RNA, 전달 RNA), 단백질 및 리보 핵 단백질 (RNP)은 CPN을 통해 적극적으로 수송되어야합니다. 이것은 ATP와 GTP의 가수 분해 에너지가 필요함을 의미합니다. 각 분자는 특정 방식으로 운반됩니다.
일반적으로 RNA 분자는 RNP 복합체를 형성하는 단백질로 포장되어 이러한 방식으로 수출됩니다. 대조적으로, 핵으로 능동적으로 수송되는 단백질은 양전하를 띤 아미노산 잔기 (예 : KKKRK)를 보유하는 핵 위치 신호 서열 (SLN)을 보유해야합니다.
핵으로 수출되는 단백질에는 아미노산 류신이 풍부한 핵 수출 신호 (NES)가 있어야합니다.
CPN은 핵과 세포질 사이의 수송을 촉진하는 것 외에도 염색질 조직, 유전자 발현 조절 및 DNA 복구에 관여합니다. 뉴 클레오 포린 (Nups)은 세포 증식 상태에 관계없이 전사의 활성화 또는 억제를 촉진합니다.
효모에서 Nups는 핵 외피의 CNP에서 발견됩니다. 후생 동물에서는 내부에서 발견됩니다. 그들은 모든 진핵 생물에서 동일한 기능을 수행합니다.
물질 수입
CPN을 통해 양방향 및 능동 수송, 단백질 수입, RNA 및 리보 핵 단백질 (RNP)의 수출, 분자의 양방향 셔틀로 소분자의 수동 확산이 있습니다. 후자에는 RNA, RNP 및 신호 전달, 생물 발생 및 전환에 관련된 단백질이 포함됩니다.
단백질의 핵으로의 유입은 두 단계로 이루어집니다 : 1) 단백질을 CPN의 세포질 측면에 결합; 2) CPN을 통한 ATP 의존적 전위. 이 과정은 ATP의 가수 분해와 핵과 세포질 사이의 GTP / GDP의 교환을 필요로합니다.
수송 모델에 따르면 수용체-단백질 복합체는 뉴 클레오 포린의 FG 반복 서열에 부착, 해리 및 재 부착함으로써 채널을 따라 이동합니다. 이러한 방식으로 복합체는 CPN 내에서 한 뉴 클레오 포린에서 다른 뉴 클레오 포린으로 이동합니다.
물질 수출
가져 오기와 비슷합니다. Ran GTPase는 CNP를 통한 전송 방향성을 적용합니다. Ran은 GDP에 바인딩되는지 GTP에 바인딩되는지에 따라 두 가지 형태 상태를 갖는 분자 스위치입니다.
두 개의 Ran- 특이 적 조절 단백질은 두 상태 사이의 전환을 촉발합니다. 2) GTP에 대한 GDP의 교환을 촉진하고 Ran-GDP를 Ran-GTP로 변환하는 핵 구아닌 교환 인자 (GEF).
세포질은 주로 Ran-GDP를 포함합니다. 커널은 주로 Ran-GTP를 포함합니다. 두 가지 형태의 Ran의 이러한 기울기는 적절한 방향으로 수송을 지시합니다.
화물에 부착 된 수용체의 수입은 FG- 반복에 부착함으로써 촉진됩니다. CNP의 핵쪽에 도달하면 Ran-GTP는 수신기와 합류하여 위치를 해제합니다. 따라서 Ran-GTP는 가져 오기 프로세스의 방향을 만듭니다.
원자력 수출도 비슷합니다. 그러나 핵의 Ran-GTP는화물이 수용체 수출에 결합하는 것을 촉진합니다. 수출 수용체가 기공을 통해 세포질로 이동하면 Ran-GAP와 만나 GTP의 가수 분해를 GDP로 유도합니다. 마지막으로 수용체는 세포질의 포스트 및 Ran-GDP에서 방출됩니다.
RNA 수송
일부 종류의 RNA의 수출은 단백질의 수출과 유사합니다. 예를 들어, tRNA와 nsRNA (소핵)는 RanGTP 구배를 사용하고 각각 carioferin exportin-t 및 Crm에 의해 CPN을 통해 전송됩니다. 성숙한 리보솜의 수출도 RanGTP 구배에 의존합니다.
MRNA는 단백질 및 다른 RNA와는 매우 다른 방식으로 수출됩니다. 수출을 위해 mRNA는 메신저 RNP (mRNP) 복합체를 형성하는데, 여기서 mRNA 분자 하나가 수백 개의 단백질 분자로 둘러싸여 있습니다. 이 단백질은 mRNA의 처리, 캡핑, 스 플라이 싱 및 폴리아 데 닐화를 담당합니다.
세포는 성숙 mRNA를 갖는 mRNA와 미성숙 mRNA를 갖는 mRNA를 구별 할 수 있어야한다. RPNm 복합체를 형성하는 mRNA는 수송을 위해 리모델링해야하는 토폴로지를 채택 할 수 있습니다. mRNP가 CPN에 들어가기 전에 TRAMP 및 엑소 좀 단백질 복합체에 의해 제어 단계가 수행됩니다.
성숙한 RNPm이 조립되면 RPNm은 수송 수용체 (Nxf1-Nxt1)에 의해 채널을 통해 수송됩니다. 이 수용체는 세포질에 도달 할 mRNP의 리모델링 방향성을 확립하기 위해 ATP의 가수 분해 (RanGTP 구배가 아님)를 필요로합니다.
핵 기공 복합체와 유전자 발현 조절
일부 연구에 따르면 CPN 구성 요소는 염색질의 구조와 전사 인자에 대한 접근성을 제어하여 유전자 발현 조절에 영향을 미칠 수 있습니다.
더 최근에 진화 된 진핵 생물에서 헤테로 크로 마틴은 우선적으로 핵의 주변에 위치합니다. 이 영토는 CPN의 핵 바구니에 의해 유지되는 유 크로 마틴 채널에 의해 차단됩니다. 유 크로 마틴과의 핵 바구니 연관성은 유전자 전사와 관련이 있습니다.
예를 들어, CPN 수준에서 전사의 활성화는 핵 바구니의 구성 요소와 히스톤 SAGA 아세틸 트랜스퍼 라제 및 RNA 수출 인자와 같은 단백질의 상호 작용을 포함합니다.
따라서 핵 바스켓은 환경 조건의 변화에 의해 강력하게 유도되는 수많은 고도로 전사 된 하우스 키핑 유전자 및 유전자를위한 플랫폼입니다.
핵 기공 복합체 및 바이러스학
진핵 세포의 바이러스 감염은 CPN에 의존합니다. 바이러스 감염의 각 사례에서 성공 여부는 DNA, RNA 또는 RPN이 CPN을 통과하여 최종 목표 인 바이러스 복제를 달성하는 데 달려 있습니다.
유인원 바이러스 40 (SV40)은 핵 내 전위에서 CPN의 역할을 조사하기 위해 가장 많이 연구 된 모델 중 하나입니다. 이는 SV40이 작은 게놈 (5,000 염기)을 가지고 있기 때문입니다.
바이러스 DNA의 수송은 바이러스가 핵에 도달 할 때까지 바이러스를 보호하는 바이러스 외피 단백질에 의해 촉진되는 것으로 나타났습니다.
구성품
CPN은 핵 엔벨로프 내부에 내장되어 있으며 약 500 ~ 1000 Nups로 구성됩니다. 이러한 단백질은 서로 상호 작용하는 구조적 하위 복합체 또는 모듈로 구성됩니다.
첫 번째 모듈은 모래 시계 모양의 구멍 내에있는 중심 구성 요소 또는 고리이며, 이는 양쪽면, 핵 내 및 세포질에서 직경 120nm의 또 다른 고리에 의해 제한됩니다. 두 번째 모듈은 모래 시계 모양의 구성 요소 주위에 위치한 핵과 세포질 고리 (각각 직경 120nm)입니다.
세 번째 모듈은 120nm 링에서 핵질로 튀어 나와 바구니 모양의 구조를 형성하는 8 개의 필라멘트입니다. 네 번째 모듈은 세포질 측면으로 돌출하는 필라멘트로 구성됩니다.
6 개의 Nups와 Seh 1 및 Sec 13 단백질로 구성된 Y 자형 복합체는 가장 크고 가장 특징적인 CNP 복합체입니다. 이 복합 단지는 CPN의 비계의 일부인 필수 단위입니다.
Nups 서열 사이의 낮은 유사성에도 불구하고 CPN 스캐 폴드는 모든 진핵 생물에서 매우 보존됩니다.
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