Ο πυρηνικός πόρος (ή σύμπλοκο πυρηνικού πόρου, nuclear pore complex, NPC) είναι ένα μεγάλο (περίπου 110 MDa) πολυπρωτεϊνικό σύμπολοκο το οποίο διαπερνά τον πυρηνικό φάκελο και λειτουργεί ως πύλη εισόδου/εξόδου για μόρια RNA, πρωτεΐνες και αγγελιαφόρα ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σύμπλοκα (messenger ribonucleoprotein complices, mRNPs) προς και από τον πυρήνα του κυττάρου[1][2]. Επιπλέον, τα NPCs εμπλέκονται άμεσα στο σχηματισμό της μιτωτικής ατράκτου, τη γονιδιακή και την επιγενετική ρύθμιση μέσω τροποποιήσεων των ιστονών[3]. Οι τελευταίες δύο λειτουργίες διαμεσολαβούντα τόσο από μόρια που εισέρχονται στον πυρήνα, όσο και από τα ίδια τα σύμπλοκα των πυρηνικών πόρων.

ΔομήΕπεξεργασία

Το σύμπλοκο του πυρηνικού πόρου έχει κυλινδρικό σχήμα με οκταμερή συμμετρία γύρω από τον άξονα του κεντρικού πόρου. Σχηματίζεται από περίπου 34 πρωτεΐνων που ονομάζονται νουκλεοπορίνες (nucleoporins, nups). Τα συνολικά αντίγραφα των νουκλεοπορινών είναι πάνω από 1000. Οι νουκλεοπορίνες κατηγοριοποιούνται ως νουκλεοπορίνες ικριώματος (scaffold nups) ή FG-νουκλεοπορίνες [περιέχουν αλληλουχίες πλούσιες σε αμινοξέα φαινυλαλανίνης (F) και γλυκίνης (G)] και οργανώνονται σε 5 διακριτές δομές (α) 3 κεντρικούς δακτυλίους με κοινό άξονα συμμετρίας, τους κυτταροπλασματικό δακτύλιο (Cytoplasmic Ring, CR), τον ενδιάμεσο δακτύλιο (Inner Ring, IR), και τον πυρηνοπλασματικό δακτύλιο (Nuclear Ring, NR), με τον ενδιάμεσος δακτύλιο βρίσκεται ανάμεσα στους άλλους δύο και (β) τα κυτταροπλασματικά ινίδια (cytoplasmic filaments), από την πλευρά του κυτταροπλάσματος, και το πυρηνικό καλάθι (nuclear basket), από την πλευρά του πυρνηνοπλάσματος[4][5]. Μακρομόρια μεγέθους έως και 40 kDa μπορούν να διαχέονται ελεύθερα διαμέσου του πυρηνικού πόρου, ενώ τα μεγαλύτερα χρειάζονται μηχανισμούς ενεργητικής μεταφοράς[6].

Για την κατασκευή ολόκληρου του NPC, οι νουκλεοπορίνες σχηματίζουν διακριτά υποσύμπλοκα τα οποία στη συνέχεια ενώνονται μεταξύ τους για τη συναρμολόγηση του μεγάλου συμπλόκου (για μια καλή ανασκόπηση βλ. Hampoelz et al., 2019[7]). Τα υποσύμπλοκα αυτά είναι τα: Nup107-160, Nup93, Nup62, Nup214, Nup358. Στον παρακάτω πίνακα αναγράφονται τα εναλλακτικά ονόματα για κάθε ένα από τα υποσύμλοκα του NPC, η θέση τους μέσα στο μεγαλύτερο σύμπλοκο, οι νουκλεοπορινές που τα απαρτίζουν και μία σύντομη πειγραφή του ρόλου τους στο κύτταρο.

Σύνοψη των 5 υποσυμπλόκων του συμπλόκου του πυρηνικού πόρου (NPC)[5][7][8]
Υποσύμπλοκο Εναλλακτικά ονόματα Θέση Συστατικά Περιγραφή
Nup107-160 Σύμπλοκο Υ (Y-complex), coat nucleoporin complex (CNC) Κυτταροπλασματικός (CR) και πυρηνoπλασματικός (NR) δακτύλιος Nup37, Nup43, Nup58, Nup96, Nup107, Nup133, Nup160, Seh1, Sec13, ELYS Σχήμα Υ, σημαντικό για τη συναρμολόγηση και τη σταθερότητα του NPC, προσδένεται στους κινητοχώρους κατά τη μίτωση
Nup93 - Ενδιάμενος δακτύλιος (IR) Nup35, Nup93, Nup98, Nup155, Nup188, Nup205 Συνδέει τον πυρηνικό φάκελο με το υποσύμπλοκο Nup62
Nup62 Σύμπλοκο του πόρου (channel nucleoporin complex) Ενδιάμεσος δακτύλιος (IR) Nup54, Nup58, Nup62 Σχηματίζει τον ηθμό διαπερατότητας του NPC, σημαντικό για τους μηχανισμούς ενεργητικής πυρηνικής μεταφοράς
Nup214 Σύμπλοκο P (P-complex) Κυτταροπλασματικά ινίδια Nup88, Nup214 Έξοδος mRNA και μεταφορά πρωτεϊνών
Nup358 Σύμπλοκο RanBP, Σύμπλοκο Nup358-RanGAP1-SUMO1-Ubc9 Κυτταροπλασματικά ινίδια Nup358 Δραστικότητα RanGAP, παράγοντας αποσυναρμολόγησης συμπλόκων ενεργητικής μεταφοράς έξω από τον πυρήνα, ρόλος στην εισαγωγή πρωτεϊνών στον πυρήνα κ.α.

Βιβλιογραφικές αναφορέςΕπεξεργασία

  1. Raices, Marcela; D'Angelo, Maximiliano A. (2012-11). «Nuclear pore complex composition: a new regulator of tissue-specific and developmental functions» (στα αγγλικά). Nature Reviews Molecular Cell Biology 13 (11): 687–699. doi:10.1038/nrm3461. ISSN 1471-0080. https://www.nature.com/articles/nrm3461. 
  2. Maimon, Tal; Elad, Nadav; Dahan, Idit; Medalia, Ohad (2012-06). «The Human Nuclear Pore Complex as Revealed by Cryo-Electron Tomography». Structure 20 (6): 998–1006. doi:10.1016/j.str.2012.03.025. ISSN 0969-2126. https://doi.org/10.1016/j.str.2012.03.025. 
  3. Sun, Jiayu; Shi, Yuming; Yildirim, Eda (2019-08). «The Nuclear Pore Complex in Cell Type-Specific Chromatin Structure and Gene Regulation». Trends in Genetics 35 (8): 579–588. doi:10.1016/j.tig.2019.05.006. ISSN 0168-9525. https://doi.org/10.1016/j.tig.2019.05.006. 
  4. Bui, Khanh Huy; von Appen, Alexander; DiGuilio, Amanda L.; Ori, Alessandro; Sparks, Lenore; Mackmull, Marie-Therese; Bock, Thomas; Hagen, Wim και άλλοι. (2013-12). «Integrated Structural Analysis of the Human Nuclear Pore Complex Scaffold». Cell 155 (6): 1233–1243. doi:10.1016/j.cell.2013.10.055. ISSN 0092-8674. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.10.055. 
  5. 5,0 5,1 Beck, Martin; Hurt, Ed (2017-02). «The nuclear pore complex: understanding its function through structural insight» (στα αγγλικά). Nature Reviews Molecular Cell Biology 18 (2): 73–89. doi:10.1038/nrm.2016.147. ISSN 1471-0080. https://www.nature.com/articles/nrm.2016.147. 
  6. Lin, Daniel H.; Hoelz, André (2019-06-20). «The Structure of the Nuclear Pore Complex (An Update)». Annual Review of Biochemistry 88 (1): 725–783. doi:10.1146/annurev-biochem-062917-011901. ISSN 0066-4154. PMID 30883195. PMC PMC6588426. https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-biochem-062917-011901. 
  7. 7,0 7,1 Hampoelz, Bernhard; Andres-Pons, Amparo; Kastritis, Panagiotis; Beck, Martin (2019-05-06). «Structure and Assembly of the Nuclear Pore Complex». Annual Review of Biophysics 48 (1): 515–536. doi:10.1146/annurev-biophys-052118-115308. ISSN 1936-122X. https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-biophys-052118-115308. 
  8. Hoelz, André; Glavy, Joseph S.; Beck, Martin (2016-07). «Toward the atomic structure of the nuclear pore complex: when top down meets bottom up» (στα αγγλικά). Nature Structural & Molecular Biology 23 (7): 624–630. doi:10.1038/nsmb.3244. ISSN 1545-9985. PMID 27273515. PMC PMC5156573. https://www.nature.com/articles/nsmb.3244.