Ядерная пора
Быстрый взгляд:Ядерная пора — это крошечное отверстие или проход через ядерную оболочку. Он соединяет нуклеоплазму (ядро) с цитоплазмой. Отверстие «затыкается» удивительным биологическим клапаном, который позволяет только избранным химическим веществам входить в ядро и выходить из него.
NUCLEAR PORE – Целенаправленные перфорации
Слово «пора» происходит от греческого «poros», что переводится как «проход». Ни «проход», ни «перфорация» не указывают на сложность структуры и функционирования ядерной поры или «комплекса ядерной поры».
Каждая ядерная пора примерно в тридцать раз тяжелее рибосомы, и около 3000–4000 пор пронизывают ядерную оболочку каждой клетки.
Это изображение поперечного сечения, показывающее ядерные поры, перфорирующие ядерную оболочку (любезно предоставлено Ангусом Ламондом, Университет Данди)
Nuclear Pore – операционная аналогия
Пора работает скорее как турникет или билетная касса. Тем, кто входит в зону проведения мероприятия, потребуется билет для управления проходом или воротами. Мелкие предметы можно пропускать через турникет, но людям с крупными предметами нужны специальные приспособления.
Таким образом, турникет не только контролирует поток, но и является избирательным. Билет, управляющий турникетом, подобно некоторым белкам, проникающим в ядерную пору, несет важную информацию о пункте назначения. Это может быть что-то вроде «Стадион Порэм, трибуна 4, ряд E, место 32». Без этой подробной информации доступ запрещен.В терминах клеточной биологии эта входная информация состоит из короткой белковой последовательности, называемой «сигналом ядерной локализации».
Некоторые вирусы используют «поддельные билеты» для получения доступа
Точно так же, как некоторые люди пытаются использовать поддельные билеты на футбольный матч, некоторые вирусы используют поддельный сигнал ядерной локализации, чтобы получить доступ к ядру.
Зачем нужен ядерно-поровый комплекс?
В статье о ядерной оболочке мы писали о необходимости отделить хромосомы и химические реакции, происходящие в ядре, от реакций, происходящих в цитоплазме. Это верно, но для того, чтобы клетка функционировала должным образом, определенные химические вещества должны перемещаться между органеллами. Это называется ядерно-цитоплазматическим транспортом. Для образования различных типов РНК ядру требуются трифосфаты нуклеотидов, белки и различные водорастворимые ионы. Они также необходимы для создания рибосомных субъединиц для экспорта в цитоплазму и для деления клетки при необходимости.
Комплексы ядерных пор контролируют поток в ядро и из него и проверяют полномочия всех крупных молекул, пытающихся пройти через них.
Импорт в ядро
Комплекс пор состоит из более чем ста различных белков и представляет собой водяной канал, диаметр которого может достигать 9 нм.
Небольшие водорастворимые молекулы и белки с малой молекулярной массой могут беспрепятственно и без сопровождения проходить через поры.
Приближение крупной молекулы в цитоплазме определяется белковыми нитями, отходящими от окружности поры восьмиугольной формы. Если приближающийся белок имеет «билет», несущий соответствующий сигнал ядерной локализации, он присоединяется к ядерному рецептору импорта/экспорта или «белковому сопровождению». Этот молекулярный «белковый эскорт» направляет молекулу через «турникет» поры, который можно сделать для размещения больших молекул.После помощи белку через «турникет» ядерной поры к ядру, молекула сопровождения соединяется с белковыми молекулами и сопровождает их, покидая ядро в цитоплазму. Молекулы-сопровождающие белки или ядерные рецепторы импорта/экспорта, как полагают, перемещаются между цитоплазмой и ядром и обратно.
Белки, которым разрешено поступать в водянистый канал, могут делать это в развернутом состоянии.
Экспорт из ядра
Ядро содержит инструкции по эксплуатации клетки. Для выполнения инструкций копии должны покинуть ядро. Они делают это в форме рибонуклео-белкового комплекса, в котором РНК связана с белком, включая белок «ядерного сигнала экспорта». Строительные субъединицы рибосом также экспортируются из ядра.
Не так много известно о том, как молекулы экспортируются из ядра в цитоплазму. Известно, что со стороны ядра из поры выпячиваются белковые филаменты в виде конусовидной корзинки. Считается, что эта структура направляет молекулы для экспорта в пору и проверяет их на наличие сигнала экспорта. Это происходит до того, как достигается полное поступление в пору для контролируемого транспорта через пору в цитоплазму.
Большой перерыв в делении клеток
По любым стандартам ядерная пора — это часть очень умной биологической инженерии. Поэтому удивительно, что при делении клетки ядерные поры, как и ядерная оболочка, разбираются. Они повторно собираются после деления ядра и при восстановлении ядерной оболочки. Этот процесс означает, что от 3000 до 4000 ядерных пор «откладываются» до тех пор, пока не произойдет перестроение ядерной оболочки!
Неясно, как разбираются ядерные поры. Например, они разбиваются до основных строительных блоков аминокислот или перерабатываются как «использованные единицы»? Если да, то как и где они хранятся?
Ядерная пора представляет собой сложную биологическую систему контроля входа и выхода, охраняющую содержимое и работу «головного офиса» клетки, ядра.
Пора, работающая как турникет или билетная касса, внимательно изучает большие молекулы, пытающиеся войти или выйти из ядра, в то же время позволяя маленьким молекулам свободно входить и выходить.
Только те большие молекулы, которые несут авторизованную «адресную» информацию, могут проникнуть в ядерную пору.
Молекулы, принятые для входа, сопровождаются белковым эскортом через ядерную пору или турникет.
Подобным образом проверяются на безопасность и большие молекулы, покидающие ядро.
Когда происходит деление клетки, система контроля входа/выхода демонтируется вместе с ядерной оболочкой на время «перестройки».
