Введение

Импортин - это тип кариоферина, который переносит молекулы белка из цитоплазмы клетки в ядро. Он делает это путем связывания с определенными последовательностями распознавания, называемыми последовательностями ядерной локализации (NLS). Импортин состоит из двух подединиц: импортина α и импортина β. Члены семейства импортина β могут связывать и транспортировать груз самостоятельно или могут образовывать гетеродимеры с импортином α. В составе гетеродимера импортин β является посредником взаимодействия с поромным комплексом, в то время как импортин α действует как адапторный белок для связывания ядерного локализационного сигнала (NLS) на грузе. Тример NLS Importin α Importin β диссоциации после связывания с Ran GTP внутри ядра, с двумя импортин белков, перерабатываются в цитоплазме для дальнейшего использования.

Открытие

Импортин может существовать как гетеродимер импортина α/β или как мономер импортина β. Импортин α впервые был выделен в 1994 году группой, включающей Энно Хартманна, базирующегося в Центре молекулярной медицины Макса Дельбрюка. Но ключевые белки, которые участвуют в этом, не были выяснены до этого момента. Из яиц Xenopus очищен цитозольный белок 60 кДа, необходимый для импорта белка в ядро, и с идентичностью последовательности 44% к SRP1p. Он был клонирован, секвенирован и экспрессирован в E. coli и для того, чтобы полностью восстановить зависимый от сигнала транспорт, его пришлось комбинировать с Ran ((TC4). В исследовании также были обнаружены другие ключевые стимулирующие факторы. и дальнейшие исследования Дирка Герлиха. Эти группы обнаружили, что импортин α требует другого белка, импортин β, чтобы функционировать, и что вместе они образуют рецептор для ядерных сигналов локализации (NLS), что позволяет транспортировать его в ядро. После этих первоначальных открытий в 1994 и 1995 годах было обнаружено множество импортирующих генов, таких как IPO4 и IPO7, которые облегчают импорт немного разных белков груза из-за их различной структуры и локализации.

Импорт-α

Большая часть белка адаптера импортина α состоит из нескольких повторяющихся броненосцев (ARM), расположенных в тандеме. Эти повторы могут складываться вместе, образуя изогнутую структуру, что облегчает связывание с NLS конкретных белков груза. Основной сайт связывания NLS находится в направлении к концу N, а второстепенный сайт находится в конце C. Помимо структур ARM, Importin α также содержит 90- аминокислотную N- терминальную область, отвечающую за связывание с Importin β, известную как домен связывания Importin β (IBB). Это также место автоингибирования,

Импортный бета

Импорт β является типичной структурой более крупного суперсемейства кариоферинов. Основой их структуры является 18-20 тандемных повторений мотивов HEAT. Каждое из этих повторений содержит две антипараллельные альфа-вертушки, связанные поворотом, которые складываются вместе, чтобы сформировать общую структуру белка. Для того, чтобы транспортировать груз в ядро, импортин β должен связываться с ядерными порами. Он делает это путем формирования слабых, преходящих связей с нуклеопоринами в их различных FG (Phe Gly) мотивах. Кристаллографический анализ показал, что эти мотивы связываются с импортином β в мелких гидрофобных карманах, обнаруженных на его поверхности.

Цикл импорта ядерного белка

Основная функция импортина заключается в посредничестве в транслокации белков с ядерными локализационными сигналами в ядро через ядерные пористые комплексы (НПК) в процессе, известном как цикл импорта ядерного белка.

Привязка груза

Первый шаг этого цикла - это связывание груза. Импортин может выполнять эту функцию в качестве мономерного белка импортина β, но обычно требует присутствия импортина α, который действует как адаптер для белков груза (через взаимодействие с NLS). НЛС - это последовательность основных аминокислот, которые помечают белок как груз, предназначенный для ядра. Белок груза может содержать один или два из этих мотивов, которые связываются с основными и/или второстепенными местами связывания на импортине α.

Перевозка грузов

После того, как белки груза связаны, импортин β взаимодействует с NPC, и комплекс диффундирует в ядро из цитоплазмы. Скорость диффузии зависит как от концентрации импортина α, присутствующей в цитоплазме, так и от аффинности связывания импортина α с грузом. Как только он попадает в ядро, комплекс взаимодействует с GTPазой семейства Ras, Ran GTP. Это приводит к диссоциации комплекса путем изменения конформации импортина β. Импортин β остается связанным с Ran GTP, готовым к рециркуляции. Выпуск импортина β освобождает эту область и позволяет ей возвращаться в петлю и конкурировать за связывание с белком груза в основном месте связывания NLS. Эта конкуренция приводит к высвобождению белка. В некоторых случаях могут быть использованы специальные факторы высвобождения, такие как Nup2 и Nup50, чтобы помочь высвободить груз. Были также исследования, которые связывают измененный импортин α с некоторыми случаями рака. Исследования рака молочной железы показали, что импортин α имеет укороченную форму, в которой отсутствует связывающий домен NLS. Кроме того, было показано, что импортин α переносит в ядро опухолевый супрессорный ген BRCA1 (протеин восприимчивости к раку молочной железы 1 типа). Сверхэкспрессия импортина α также связана с низкой выживаемостью у некоторых пациентов с меланомой. Активность импортина также связана с некоторыми вирусными патологиями. Например, в пути инфекции вируса Эбола ключевым шагом является ингибирование ядерного импорта PY STAT1. Это достигается за счет секвестрации импортина α вирусом в цитоплазме, что означает, что он больше не может связывать свой груз в NLS. В результате импортин не может функционировать, и белки груза остаются в цитоплазме.