Перенос белков через ядерную мембрану

Ядро - наиболее крупная (диаметром около 10 мкм) видимая в оптический микроскоп органелла эукариотической клетки. Оно отделено от остальной клетки оболочкой, состоящей из внутренней и внешней ядерных мембран (рисунок 13).

Внутренняя ядерная мембрана выстлана специальными белками, которые служат для закрепления ядерных структур (ядерная ламина). В ядре расположена почти вся ДНК клетки, и здесь происходит её репликация и экспрессия.

Эти процессы обслуживаются множеством белковых факторов, которые, как и все белки, синтезируются в цитозоле клетки, а затем доставляются в ядро. А матричная РНК - продукт транскрипции ДНК - после процессинга выходит из ядра в цитозоль, равно как и рибосомальные субъединицы после синтеза в ядрышке доставляются из ядра в цитозоль клетки.

Этот интенсивный обмен веществ между цитозолем и нуклео- плазмой осуществляется и управляется ядерными порами - сложными мультибелковыми комплексами, в которые входит более чем 50 белков, которые называют нуклеопоринами, и которые формируют круг из восьми идентичных субъединиц (рисунок 78).

На схеме бокового разреза (рисунок 78(6)) видно, что белки в ядерной поре располагаются в виде стопки из трёх колец белков и крепятся в ядерной мембране с помощью трансмембранных белков. От внутреннего кольца к центру канала поры отходят радиальные "спицы". В центре поры располагается центральный белок-транспортёр, который называется клапан (plug), или пробка, и который выполняет функцию ворот (gate), закрывающих проход через пору.

а б

Рисунок 78 - Схема строения ядерной поры: а - фронтальный вид: б - боковой

разрез

Определяющую роль в осуществлении управляемого транспорта через ядерную пору играет ГТФаза Ran.

(1) активная ("вкл") форма с присоединённой молекулой ГТФ;

(2) неактивная ("выкл") форма со связанной молекулой ГДФ.

ГТФазная активность таких белков-переключателей приводит к медленному гидролизу ГТФ в ГДФ, "выключая" белок. Последующая замена ГДФ на ГТФ, восстанавливающая активную форму, происходит ещё более медленно.

Процессы переключения ГТФазы между двумя конформациями управляются вспомогательными белками', белком Ran-GAP (GTPase- kccelerating Protein), ускоряющим гидролиз ГТФ, и белком Ran-GEF (G uanine nucleotide Exchange Factor), стимулирующим замену ГДФ на ГТФ.

В случае транспорта через ядерную пору белки Ran-GEF сконцен­трированы в ядре, а белки Ran-GAP - в цитозоле, поэтому в нуклеоплазме ГТФаза Ran находится преимущественно в активном (РапН 'ТФ) состоя нии, а в цитозоле - в неактивном (Rari: 1'ДФ) -состоянии.

Рисунок 79 - Циклирование белка ГТФаза Ran между активным и неактивным состояниями