ورود پروتئین ها به هسته (2)
در گروه كاریوفرین ها دو گروه ایمپورتین و اكسپورتین وجود دارد كه ایمپورتین سبب انتقال مواد از سیتوپلاسم به هسته می شود.
در مطلب قبل دانستید که مولکول های گوناگونی به هسته تردد دارند. علاوه بر RNA هایی که باید از هسته خارج شوند (مثل Mrna ها)، انواع پروتئین ها باید به هسته تردد داشته باشند. برای مثال پروتئین های هیستونی و پروتئین های غیر هیستونی که در ساختار کروماتین شرکت می کنند، باید از سیتوزول وارد هسته شوند.
به علاوه از آنجا که ریبوزوم ها در هستک ها (درون هسته) ساخته می شوند، پروتئین های سازنده آنها باید ابتدا از سیتوزول به هسته منتقل شوند. پس از تولید زیر واحدهای بزرگ و کوچک ریبوزوم، این زیر واحدها باید از هسته خارج شوند. در مقابل snRNA های تشکیل دهنده اسنارپ ها که در فرآیند پیرایش نقش دارند، ابتدا از هسته به سیتوپلاسم منتقل می شوند و پس از تشکیل کمپلکس با اجزای پروتئینی، دوباره به هسته باز می گردند. در این قسمت صرفا تردد پروتئین ها به هسته را بررسی می کنیم.
بررسی ها نشان داده است كه علاوه بر وجود سیگنال های ویژه برای انتقال ماكرومولكول ها بین هسته و سیتوپلاسم به یك خانواده پروتئینی به نام كاریوفرین ها نیز نیاز دارند كه به عنوان گیرنده ناقل عمل می كند و سبب جابه جایی ماكرومولكول ها در عرض غشای هسته می شوند.
G پروتئینی مونومری به نام Ran در تردد پروتئین ها به هسته است که اهمیت کلیدی دارد. هر G پروتئین می تواند متصل به یک GTP یا GDP باشد. Ran در هسته غالبا متصل به GTP و در سیتوزول غالبا متصل به GDP است. دلیل این توزیع متفاوت، تمرکز فاکتورهای تعویض کننده نوکلئوتید Ran در هسته و تمرکز پروتئین های فعال کننده ویژگی GTPase آن در سیتوزول است. این توزیع متفاوت، همان طور که می دانیم انتقال جهت مند پروتئین های دارای NLS یا NES را که محموله هسته ای نامیده می شوند، ممکن می سازد.
ورود پروتئین های دارای NLS به هسته به واسطه پروتئین هایی موسوم به ایمپورتین صورت می گیرد. ایمپورتین به NLS در محموله متصل می شود و محموله را وارد هسته می کند.
در قدم اول، ایمپورتین با برهمکنش هایی که با پروتئین های منفذ دارد، می تواند به همراه محموله از آنها عبور کند، در حالی که غالب پروتئین های سلول این توانایی را ندارند. در قدم دوم، سپس با خروج کمپلکس ایمپورتین – Ran.GTP از هسته در قدم سوم، پروتئین های Ran-GAP در سیتوزول باعث می شوند Ran در اینجا GTP خود را به GDP هیدرولیز کند. در نتیجه Ran تغییر صورت بندی می دهد و ایمپورتین را در سیتوزول رها می کند تا دور دیگری از ورود محموله ها را کاتالیز کند (قدم چهارم). به این ترتیب، Ran ورود ایمپورتین با محموله و سپس بازگشت ایمپورتین به سیتوزول را یک طرفه می کند.خروج پروتئین های دارای NES از هسته با اتصال پروتئین های اکسپورتین به آنها صورت می گیرد. اکسپورتین ها نیز می توانند با اجزای کمپلکس های منفذ هسته برهمکنش و محموله را از این منافذ عبور دهند.
در هسته، اکسپورتین به طور تعاونی به محموله و به Ran.GTP متصل می شود تا یک کمپلکس سه تایی تشکیل دهد. این کمپلکس سه تایی به واسطه برهمکنش اکسپورتین با منفذ از هسته خارج می شود (قدم اول). در سیتوزول، Ran با تحریک Ran-GAP ها GTP خود را هیدرولیز می کند و تغییر صورت بندی می دهد. در نتیجه اجزای کمپلکس سه تایی از هم جدا می شوند و محموله در سیتوزول آزاد می شود (قدم دوم). در اینجا نیز توزیع متفاوت Ran در هسته و سیتوزول باعث می شود بازگشت اکسپورتین به هسته (که ذاتا تعادلی است) یک طرفه شود: اکسپورتین پس از بازگشت به هسته می تواند به Ran.GTP (محصول قدم چهارم) متصل شود و در دور دیگری از خروج محموله ها شرکت کند.
در نتیجه انتقال مولكول ها از سیتوپلاسم به هسته و بالعكس به شیوه های متفاوتی صورت می گیرد. سلول هایی كه متابولیك فعال تر دارند، تعداد منافذ هسته ای بیشتری دارند. غشای خارجی هسته در ارتباط با شبکه آندوپلاسمی و غشای داخلی در تماس با لامینا دنسا ا ست. اسكلت سلولی در سیتوپلاسم و لامینا دنسا در هسته به پوشش هسته ای استحكام می بخشند.منبع: https://www.google.com
مرکز یادگیری سایت تبیان، مرجان سلیمانیان
