Ядерная мембрана. Ядерно-цитоплазматический транспорт

1. Лекция 6

Ядерная мембрана
Ядерно-цитоплазматический
транспорт

2. Структуры интерфазного ядра

Ядерная
оболочка с
порами
Хроматин:
эухроматин и
гетерохроматин
Ядрышко
РНП-структуры
ядра

3.

Ядерная оболочка

4.

Оболочка ядра (схема)

5.

Ядерная ламина

6. Белки ламины

O Принадлежат к семейству белков
O
O
O
O
O
промежуточных филаментов
Образуют плотный слой
Могут связываться с хроматином
Есть ламины А, B и С
Фосфорилирование ламинов - сигнал к
началу разборки ядерной оболочки в
митозе
Ламин B – каркасный белок для ЯО

7.

Ламины ядерной оболочки
Ламины гомологичны белкам промежуточных филаментов (виментин,
десмин), но формируют сплошной слой и взаимодействуют с
хроматином.

8.

Распад ядерной оболочки

9. Ядерные поры (поровые комплексы)

Ядерная пора – сложный белковый комплекс с
уникальной трехмерной структурой и м.в. около 125
мД (многоклеточные) или 60 мД (дрожжи). Структура
ядерных пор универсальна для эукариот. Наружный
диаметр поры – около 120 нм, размер внутреннего
канала – 5-10 нм.
Через ядерные поры проходит транспорт большинства
белков и РНК. Для белков с м.в. >40 кД и РНК (кроме
т-РНК) нужны специальные сигнальные
последовательности или молекулы.
Плотность расположения пор в ядерной оболочке
отражает интенсивность обмена между ядром и
цитоплазмой.

10. Ядерные поры, микроскопия «сверхразрешения»

В центре – общий вид ядра; слева – тройная окраска, справа –
поровые комплексы с разрешением около 25 нм (антитела).

11.

12.

13.

Модель комплекса ядерной поры
Комплекс поры содержит около 30 разных белков (нуклеопорины), каждый – от 8 до 32 копий.
Комплекс поры обеспечивает избирательный транспорт между ядром и цитоплазмой. Три
типа белков – содержат Phe-Gly повторы (белки канала поры), структурные белки и
интегральные мембранные белки.

14.

Пористые пластинки (ЭМ)
Поперечный срез
Тангенциальный срез

15. Для прохождения через ядерную пору нужна специальная сигнальная последовательность

16. NLS достаточен для импорта в ядро

Химерная пируват-киназа, содержащая NLS от вируса SV40, накапливается в ядре (справа), тогда как нормальный
белок расположен почти исключительно в цитоплазме
(слева).

17. Пассивный транспорт через ядерную пору

Центральный канал поры – 9 нм в диаметре и 200 нм в длину.
Примерно треть белков поры (нуклеопоринов) имеют
повторяющийся гидрофобный мотив – Phe-Gly, разделенный
полярными аминокислотными последовательностями
различной длины.
FG-нуклеопорины образуют в составе поры относительно
длинные филаменты. Они обеспечивают низкоафинное
связывание переносимых молекул и ускоряют перенос через
пору за счет подавления броуновского движения в ее канале.

18. Активный транспорт через ядерную пору

Белки с м.в. >60 kD, попадающие в ядро, имеют сигнал ядерной
локализации (NLS) и/или сигнал экспорта (NES); их перенос через
ядерную пору обеспечивается энергией гидролиза ГТФ.
Сигнал локализации – короткий пептид, но может состоять из двух
отдельных участков полипептидной цепи.
Белки, необходимые для импорта в ядро и экспорта из ядра,
различаются: импортины α и β, и экспортины.
Система переноса всегда включает малую ГТФ-азу RAN и ее
адапторные белки. Экспортины образуют комплекс с переносимой
молекулой в присутствии ГТФ-RAN, импортины – в присутствии
ГДФ-RAN.
Большинство РНК для прохода через ядерную пору
взаимодействуют со специальными белками, несущими сигнал
экспорта (NES).

19. Импорт белков в ядро

20. Экспорт из ядра

21. Цикл белка Ran

22. Транспорт иРНК через ядерную пору

В экспорте участвует ГТФ-аза Ran и происходит замена связанных с РНК
белков. Перенос РНК сопровож-дается гидролизом ГТФ.

23. Транспорт различных РНК через ядерную пору

Адапторные белки выделены синим цветом, фоакторы экспорта –
желтым. В большинстве случаев в экспорте участвует ГТФ-аза Ran