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核孔复合外环不再被一刀切

在真核细胞中,细胞核通过核膜被与细胞的其余部分隔开。所有进入和离开细胞核的运输都是通过称为核孔复合物(NPC)的圆柱形通道进行的,这些通道穿透核膜。

每个NPC由八个重复的蛋白质复合物组成,其含有至少30种不同类型的蛋白质,称为核孔蛋白(Nups)。这些复合物像橙子的楔子一样合在一起,在中间留下一个通道,通过它可以运输蛋白质,RNA和信号分子。

NPC两端的Nups形成环状结构,构成通道的开口。到目前为止,真核细胞中的所有工作都表明这些外环是相同的,包括相同数量的九个或十个不同的Nup,它们在重复的Y形结构中连接在一起。

但在本周发表在PLoS Genetics上的一项研究中,由大阪大学和国家信息通信技术研究所(NICT)的研究人员领导的研究小组发现,“一刀切”理论可能并不成立。

“我们想仔细研究裂殖酵母的裂解酵母(Schizosaccharomyces pombe)的NPC,”大阪大学研究的Haruhiko Asakawa研究的主要作者说。“与其他真核生物一样,粟酒裂殖酵母具有一组保守的Nups,但与其他物种不同,外环结构由不等数量的不同类型的蛋白质组成。”

虽然研究人员期待一些差异,但他们并没有为使用高功率免疫电子和荧光显微镜揭示的完全不同的结构做好充分准备。通过仔细跟踪不同蛋白质的位置,他们发现了惊人的发现。

“这就像S. pombe完全抛出了规则书一样,”NICT的资深作家Tokuko Haraguchi笑着说。“我们发现构成外环结构的蛋白质是不对称排列的。核外环不仅具有相同的结构,而且只包含两种类型的Nups,其余七种Nups都是细胞质外环结构的一部分。”

有趣的是,研究人员发现,不对称环结构对于粟酒裂殖酵母的正常细胞生长至关重要。

“这种外环结构的多样性可以提供关于核孔如何形成的线索,以及从进化的角度对细胞核的结构和功能的深入了解,”Asakawa说。“我们也希望我们的研究结果能够帮助我们更好地了解由异常核孔蛋白引起的疾病的机制,从而可能导致新的治疗策略。”

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