Importyny - tłumaczenie z PDB

Proces syntezy białek jest rozdzielony w środku twoich komórek w dwóch przedziałach. Pierwsza połowa zadania, kiedy to DNA jest przepisywane na RNA jest przeprowadzana w jądrze. Druga część ma miejsce w przestrzeniach pozajądrowych, kiedy rybosomy tłumaczą RNA by zbudować białka w cytoplazmie. Owe rozdzielenie wymaga ciągłego dopływu molekuł: nowe cząsteczki RNA muszą zostać przetransportowane z jądra a białka jądrowe, takie jak nowozsyntetyzowane histony i polimerazy muszą zostać przetransportowane z powrotem do jądra. Duże, rurokształtne pory jądrowe służą za autostrady łączące jądro z cytoplazmą a importyny i eksportyny (określane zbiorczym terminem karioferyny) przenoszą cząsteczki tam i z powrotem przez pory.

PRZESYŁKA SPECJALNA

Importyny transportują do jądra tysiące różnych białek, których zadaniem jest przechowywanie, odczytywanie oraz naprawa genomu. Jednakże zaprojektowanie specjalnej importyny dla przenoszenia każdego białka do środka byłoby zbyt kosztowne. Zamiast tego, wiele białek jądrowych budowanych jest ze specjalnym znacznikiem - krótką sekwencją zwaną sygnałem lokalizacji jądrowej (nuclear localization signal) - która wskazuje całej tej maszynerii transportowej białko do przeniesienia do środka jądra. Importyny rozpoznają ten sygnał, wiążą się do białka i transportują je przez pory.

IMPORTOWY INTERES

Przedstawiony tutaj kompleks importyn (zbudowany z trzech odzielnych wpisów z PDB) przenosi białka z sygnałami lokalizacji jądrowej. Na samej górze zaznaczona jest kolorem niebieskim importyna-beta (wpis PDB 1qgk). Jest to serce kompleksu, rozpoznające pory jądrowe i wędrujące przez nie. Okręca się ona dookoła końca importyn-alfa, przedstawionych w środku w kolorze zielonym (wpis PDB 1ee5). Importyna-alfa to cząsteczka adaptacyjna łącząca importynę-beta z aktualnym ładunkiem. Na tym obrazku ładunek stanowi nukleoplazmina (wpis PDB 1k5j), białko chaperonowe, istotne w budowaniu nukleosomu. Zwróć uwagę jak rozszerzony sygnal lokalizacji jądrowej tego ładunku jest uchwycony przez importynę alfa.

STRATEGIA WYJŚCIA

W momencie gdy kompleks importyna-beta/importyna-alfa/ładunek znajdzie się w jądrze ładunek musi zostać uwolniony a importyny zawrócone z powrotem do cytoplazmy. Białko Ran, przedstawione tutaj na czerwono, jest odpowiedzialne za uwalnianie ładunku. Wiąże się ono do importyny-beta powodując znaczną zmianę kształtu prowadząc do uwolnienia importyny-alfa oraz ładunku. Wtedy kompleks importyny-beta oraz Ran (pokazany po lewej, wpis PDB 2bku) wędruje z powrotem przez pory. Na zewnątrz cząsteczka GTP w Ran (zaznaczona na jaskrawo czerwono) jest przecinana a Ran dysocjuje, pozostawiając importynę-beta gotową do związania następnego białka-ładunku. Importyna-alfa nie może przedostać się sama do cytoplazmy, więc przyjmuje pomoc od CAS (jądrowy czynnik eksportowy) przedstawiony tutaj po prawej w kolorze purpurowym (wpis PDB 1wa5). CAS jest podobne do importyny-beta lecz porusza się przez pory w przeciwnym kierunku. Wiąże się ono do importyny-alfa oraz RAN i wynosi je z jądra. Wtedy podobne przecięcie GTP w Ran uwalnia importynę-alfa do następnej rundy transportowej.

ODKRYWANIE STRUKTURY

Właściwy mechanizm, który wykorzystują importyny do przepychania molekuł przez pory jest nadal przedmiotem aktywnych debat, choć wpis PDB 2bpt daje pewne wskazówki jak to się może dokonywać. Tysiące białek tworzących pory jądrowe jest pokrytych specjalnymi sekwencjami aminokwasów, które są elastyczne i które zawierają wiele fenyloalanin. Jedna strona importyn- beta wiąże się do tych specjalnych sekwencji. Struktura tutaj przedstawiona zawiera pełną importynę-beta (w postaci pokolorawnych na tęczowo cylindrów) oraz parę krótkich kawałków z białek porów jądrowych (przedstawionych w postaci sfer na samym dole, z fenyloalaninami pokolorowanymi na czerwono). Zwróć uwagę, że fenyloalaniny wiążą się w kieszeniach na zewnętrznej powierzchni importyn. Importyny-beta mogą przeskakiwać od jednego takiego miejsca do kolejnego, kierowane przez te specjalne sekwencje. Jeśli sam przyjrzysz się tym strukturom, poświęć chwilę na odkrycie niezwykłego zwinięcia łańcuch. Importyna-beta jest zwinięta jak sprężyna, która następnie owija się w dużą spiralę, która więzi w środku jej partnerów wiązania.

Obrazki i tekst: David S. Goodsell

Tłumaczenie: Moshchu