核孔主要组分的三维结构

http://www.microimage.com.cntomy(2010-11-05 14:16:38)

每个细胞核都含有有机体的全部基因组,而镶嵌在核膜上的核孔复合体(NPCs)则是进出核区通道分子的“门卫”,可以选择性的输入和输出各种物质。美国洛克菲勒大学研究人员首次分析了NPC 亚复合体Nup80 的完整三维结构,并向拼合NPC 的结构迈出重要的一步。研究结果在线发表在6 月7 日Nature Structural & Molecular Biology 杂志上。

   本研究是由美国洛克菲勒大学细胞生物学实验室Günter Blobel 教授的研究生Martin Kampmann 完成的,他补充了NPC 和在细胞内不同部位间物质运输的主要工具——有被小泡的认识。早在1980 年,Blobel 教授就提出了细胞内膜系统的概念,细胞内膜系统包括膜围绕的细胞核和小泡,它是由细胞外膜经过折叠内陷形成的。而来自洛克菲勒大学的Brian Chait 和Michael Rout 教授则在2004年PLoS Biology 上发表的一篇文章中提出,具有相似蛋白质折叠结构的NPC 和有被小泡都是由初生内膜的原始膜包被蛋白逐渐发展形成的。

   此前研究人员仍不清楚这些原始的折叠在NPCs 中是如何作用的,当前研究中则发现由α螺旋形成灵活的长臂与更紧密的球形β螺旋相绞连。同样的构造在组成有被小泡的网格蛋白中也有发现。

   完整的NPC 分子量很大,由30 种蛋白质组成。研究人员分离纯化了NPC中最重要的组分——Nup80 复合体,后者是由7 个蛋白质分子组成的。利用电子显微镜(EM)对不同状态或不同构造的Nup84 复合体拍摄了上千张照片,结果显示Nup84 复合体在不同大小的分子通过NPC 的运输过程中具有扩张和收缩的功能和形态。通过计算分析,研究人员首次重构了Nup84 复合体的三维结构模型。基于前期Blobel 实验室利用X-射线晶体学对Nup84 复合体中每种蛋白质原子组成结构的精确分析,Kampmann 将这些蛋白质对应到EM 结构的相应位置。

   NPC 的体积很大且结构松散,因此不能利用X-射线晶体学研究完整的分子结构。电子显微镜(EM)对其三维结构的研究有助于解决这一问题。Kampmann将电子显微镜方法应用于对其他亚单位的研究,以期揭开分子生物学中最神秘机制的面纱。

   由于NPC 在细胞最基本的生理过程中具有重要作用,所以NPC 的组装、结构和功能的任何缺陷都可能引起致命的后果。例如,NPC 的组成蛋白与病毒感染、原发性胆汁肝硬化及癌症肿瘤的发生有关。对NPC 功能和机理的了解将有助于找到治疗这些疾病的方法,同时,揭示它的进化策略将有助于在细胞中发现基因保护性结构。
更多相关搜索: