2.Транспорт через ядерную пору.

Ядерно-цитоплазматический транспорт (или же нуклеоцитоплазматический транспорт) можно разделить на активный и пассивный. Пассивный транспорт протекает за счет диффузии веществ через ядерные поры. Активный транспорт субстратов - специфический процесс, требующий энергетических затрат. Для достижения этой субстрат-специфичности ядерно-цитоплазматического транспорта существуют селективные белковые рецепторы, называемые транспортинами. Эти белки иногда делят соответственно их роли в транспорте на импортины и экспортины. Импортины переносят субстраты из цитоплазмы в ядро, а экспортины - в обратном направлении.

Установлено, что ионы и молекулы размером меньше 9 нм и молекулярным весом менее 60кДа перемещаются через ядерную пору путем пассивной диффузии через узкие каналы (зазоры) между индивидуальными компонентами поры. Транспорт остальных молекул через ЯПК является активным (регулируемым) и требует во многих случаях энергетических затрат. Внутрь ядра активно импортируются ядерные, рибосомальные и сплайсосомные белки, а из ядра активно экспортируются мРНК, тРНК, сплайсосомная РНК и пре-рибосомы. Кроме того, между ядром и цитоплазмой через пору постоянно транспортируются так называемые “шатлинг”-белки (факторы регуляции транспорта; от англ. shuttle – двигаться взад и вперед, курсировать), связывающиеся с транспортируемыми молекулами и нуклеопоринами и обеспечивающими точное и направленное прохождение молекул через отдельные компоненты поры. И, наконец, через эндоплазматический ретикулум, мембраны которого прямо соединяются с наружной мембраной ядерной поры, осуществляется транспорт интегральных мембранных белков и, в частности, белков ламины.

Активный транспорт субстрата из цитоплазмы в ядро или обратно можно в самых общих чертах представить следующим образом. Сначала в донорном компартменте (то есть том, откуда субстрат транспортируется) происходит образование комплекса груз/транспортины. Затем этот комплекс заякоривается на белках ядерной поры и транслоцируется через нее в акцепторный компартмент (то есть в тот, куда происходит транспорт). На следующей стадии комплекс диссоциирует, а груз высвобождается. Наконец, транспортины, принимавшие участие в образовании комплекса, ретранспортируются в донорный компартмент. За некоторыми исключениями, источником энергии для активного ядерно-цитоплазматического транспорта служит гидролиз GTP GTP-азой Ran , осуществляемый в ходе так называемого Ran-цикла.

Разные субстраты могут импортироваться в ядро и экспортироваться из него разными способами и при участии разных транспортинов. Но не следует думать, что эти пути транспорта абсолютно независимы друг от друга. Во-первых, большая их часть использует систему Ran-цикла как энергетический ресурс. Во-вторых, некоторые транспортины, например, такие как импортин-бета, могут принимать участие в транспорте нескольких субстратов.

3. Регуляция транспорта молекул через ядерную пору.

Поскольку активный транспорт молекул между ядром и цитоплазмой, осуществляемый ЯПК, является жизненно важным для обеспечения различных внутриклеточных процессов, то он контролируется многими факторами. Они включают в себя 3 взаимодействующих между собой системы: 1) комплекс биохимических регуляторов, находящихся в ядре или в цитоплазме и связывающихся с сигнальными последовательностями транспортируемой молекулы и белками ядерной поры; 2) комплекс нуклеопоринов, формирующих ЯПК и способных взаимодействовать друг с другом и биохимическими регуляторами, и 3) структурный комплекс поры, состоящий из набора индивидуальных компонентов, специфически меняющих пространственную организацию в процессе транспорта молекул и обеспечивающих, таким образом, их более эффективный перенос в нужном направлении. Рассмотрим коротко, как регулируется транспорт этими тремя системами.