Importin - Importin

Importin je typ karyofherin^[1] který transportuje protein molekuly z buňka je cytoplazma do jádro. Dělá to vazbou na konkrétní rozpoznávací sekvence, volala sekvence nukleární lokalizace (NLS).

Importin má dvě podjednotky, importin α a importin β. Členové rodiny importin-β mohou sami vázat a přepravovat náklad nebo se mohou tvořit heterodimery s importin-α. Jako součást a heterodimer, importin-β zprostředkovává interakce s komplex pórů, zatímco importin-α působí jako adaptační protein, který váže signál jaderné lokalizace (NLS) na nákladu. NLS-Importin α-Importin β zastřihovač disociuje po navázání na Běžel GTP uvnitř jádro,^[2] se dvěma importinovými proteiny recyklovanými do cytoplazma pro další použití.

Objev

Importin může existovat buď jako heterodimer importin-α / β nebo jako a monomer Importin-β. Importin-α byl poprvé izolován v roce 1994 skupinou včetně Enno Hartmann, se sídlem v Max Delbrück Center for Molecular Medicine.^[1] Proces dovozu jaderných bílkovin byl již charakterizován v předchozích přezkumech,^[3] ale zúčastněné klíčové proteiny nebyly do té doby objasněny. 60 kDa cytosolický protein, nezbytný pro import bílkovin do jádra, a se 44% sekvenční identita na SRP1p, byl očištěn od Xenopus vejce. Byl klonován, sekvenován a exprimován v E-coli a aby bylo možné zcela rekonstruovat dopravu závislou na signálu, muselo být kombinováno s Běžel (TC4). Ve studii byly také nalezeny další klíčové stimulační faktory.^[1]

Importin-β, na rozdíl od importinu-α, nemá přímý účinek homology v kvasnicích, ale byl purifikován jako protein 90-95 kDa a bylo zjištěno, že tvoří a heterodimer s importin-α v řadě různých případů. Patřilo mezi ně studie vedená Michael Rexach^[4]a další studie od Dirk Görlich.^[5] Tyto skupiny zjistily, že importin-α vyžaduje pro fungování další protein, importin-β, a že společně tvoří receptor pro signály jaderné lokalizace (NLS), což umožňuje přepravu do jádro. Od těchto počátečních objevů v letech 1994 a 1995 se objevila řada genů Importin, jako např IPO4 a IPO7 Bylo zjištěno, že usnadňují dovoz mírně odlišných proteinů nákladu kvůli jejich odlišné struktuře a umístění.

Struktura

Importin-α

Velká část importinu-α adaptační protein se skládá z několika pásovec repetice (ARM) uspořádány v tandem. Tyto repetice se mohou skládat dohromady a vytvářet zakřivenou tvarovanou strukturu, která usnadňuje navázání na NLS specifických proteinů nákladu. Hlavní vazebné místo NLS se nachází směrem k N-konec, s menší stránkou nalezenou na C-konec. Stejně jako PAŽE struktur, Importin-α také obsahuje 90 aminokyselina N-terminál oblast odpovědná za vazbu na Importin-β, známá jako IBB (vazebná doména importin-β). Toto je také stránka autoinhibice, a podílí se na uvolnění nákladu, jakmile importin-α dosáhne jádro.^[6]

Importin-β

Importin-β je typická struktura většího nadčeleď z karyofheriny. Základem jejich struktury je 18-20 tandemových opakování TEPLO motiv. Každé z těchto opakování obsahuje dvě antiparalelní alfa helixy propojeno a otáčet se, které se skládají dohromady a tvoří celkovou strukturu souboru protein.^[7]

Za účelem přepravy nákladu do jádro, importin-β se musí spojit s komplexy jaderných pórů. Dělá to vytvářením slabých, přechodných vazby s nukleoporiny na jejich různých FG (Phe-Gly) motivy. Krystalografické analýza ukázala, že tyto motivy vážit se na importin-β v mělkém hydrofobní na jeho povrchu byly kapsy.^[8]

Cyklus importu jaderných proteinů

Primární funkcí importinu je zprostředkování translokace bílkoviny s jaderné lokalizační signály do jádro, přes komplexy jaderných pórů (NPC), v procesu známém jako cyklus importu jaderných proteinů.

Vázání nákladu

Prvním krokem tohoto cyklu je vázání nákladu. Importin může tuto funkci provádět jako a monomerní importin-β protein, ale obvykle vyžaduje přítomnost importinu-α, který působí jako adaptér na proteiny nákladu (prostřednictvím interakcí s NLS ). The NLS je posloupnost základních aminokyseliny který označuje protein jako náklad určený pro jádro. Náklad protein může obsahovat jeden nebo dva z nich motivy, který se bude vázat na hlavní a / nebo vedlejší vazebná místa na importinu-α.^[9]

Přehled dovozního cyklu jaderných bílkovin.

Nákladní doprava

Jakmile je nákladní protein navázán, importin-β interaguje s NPC a komplex difunduje do jádro z cytoplazma. Míra difúze závisí jak na koncentraci importinu-α přítomné v cytoplazmě, tak na vazebná afinita importin-α do nákladu. Jakmile jste uvnitř jádro, komplex interaguje s GTPáza rodiny Ras, Ran-GTP. To vede k disociaci komplexu změnou konformace Importin-β. Importin-β je vázán na Běžel -GTP, připraven k recyklaci.^[9]

Uvolnění nákladu

Nyní, když komplex importin-α / náklad neobsahuje importin-β, může být nákladový protein uvolňován do jádro. The N-terminál doména importin-β-vazby (IBB) importinu-α obsahuje autoregulační oblast který napodobuje Motiv NLS. Uvolnění importin-p uvolňuje tuto oblast a umožňuje jí smyčku zpět a soutěžit o vazbu s nákladovým proteinem na hlavní Vazebné místo NLS. Tato soutěž vede k vydání protein. V některých případech mohou být použity specifické faktory uvolnění, například Nup2 a Nup50 lze použít také k uvolnění nákladu.^[9]

Recyklace

Nakonec, aby se vrátil do cytoplazma, importin-α se musí spojit s a Ran-GTP /CAS (jaderný exportní faktor) komplex, který usnadňuje jeho odchod z EU jádro. CAS (protein náchylný k buněčné apoptóze) je součástí nadrodiny importin-β karyofheriny a je definován jako jaderný exportní faktor. Importin-β se vrací do cytoplazma, stále vázán Běžel -GTP. Jednou v cytoplazma, Běžel -GTP je hydrolyzovaný podle BěželMEZERA, formování Běžel -HDP a uvolnění dvou importinů pro další aktivitu. Je to tato hydrolýza GTP která poskytuje energii pro cyklus jako celek. V jádro, a GEF bude účtovat Běžel s GTP molekula, která je poté hydrolyzována a MEZERA v cytoplazma, jak je uvedeno výše. Je to tato činnost Běžel který umožňuje jednosměrný transport bílkoviny.^[9]

Choroba

Existuje několik chorobných stavů a ​​patologií, které jsou s nimi spojeny mutace nebo změny v expresi importin-α a importin-β.

Importiny jsou zásadní regulační orgány bílkoviny během procesů gametogeneze a embryogeneze. Ve výsledku bylo prokázáno, že narušení vzorců exprese importinu-α způsobuje poruchy plodnosti Drosophila melanogaster.^[10]

Objevily se také studie, které spojují změněný importin-α s některými případy rakovina. Rakovina prsu studie zahrnovaly a zkrácen forma importin-α, ve které NLS vazebná doména chybí.^[11] Kromě toho bylo prokázáno, že importin-α transportuje gen potlačující nádor, BRCA1 (protein citlivosti na rakovinu prsu typu 1), do jádro. Nadměrná exprese importinu-α byla také spojena se špatnou mírou přežití pozorovanou u některých melanom pacientů.^[12]

S některými je také spojena aktivita importu virové patologie. Například v infekční cestě Virus ebola, klíčovým krokem je inhibice jaderného dovozu PY-STAT1. Toho je dosaženo sekvestrací viru importin-α v cytoplazma, což znamená, že již nemůže vázat svůj náklad na NLS.^[13] Výsledkem je, že importin nemůže fungovat a nákladový protein zůstává v cytoplazmě.

Druhy nákladu

Mnoho různých nákladů bílkoviny lze přepravovat do jádro importem. Různé proteiny často vyžadují pro translokaci různé kombinace α a β. Některé příklady různých nákladů jsou uvedeny níže.

Lidské importinové geny

Ačkoli se importin-α a importin-β používají k popisu importinu jako celku, ve skutečnosti představují větší rodiny z bílkoviny které sdílejí podobnou strukturu a funkci. Byly identifikovány různé různé geny jak pro α, tak pro β, přičemž některé z nich jsou uvedeny níže. Všimněte si, že často karyofherin a importin se používají zaměnitelně.

• Importin: IPO4, IPO5, IPO7, IPO8, IPO9, IPO11, IPO13
• Karyopherin-α: KPNA1, KPNA2, KPNA3, KPNA4, KPNA5, KPNA6
• Karyopherin-β: KPNB1

Viz také

• Karyofherin
• Sekvence nukleární lokalizace
• Komplex jaderných pórů
• Jaderná doprava
• Ran (gen)

Reference

externí odkazy

• Importiny v americké národní lékařské knihovně Lékařské předměty (Pletivo)
• PDB Molekula měsíce Importiny