Nükleer lokalizasyon dizisi - Nuclear localization sequence

Bir nükleer lokalizasyon sinyali veya dizisi ( NLS ), nükleer taşıma yoluyla hücre çekirdeğine aktarılmak üzere bir proteini 'etiketleyen' bir amino asit dizisidir . Tipik olarak, bu sinyal, protein yüzeyinde açığa çıkan bir veya daha fazla kısa pozitif yüklü lizin veya arginin dizisinden oluşur. Farklı nükleer lokalize proteinler aynı NLS'yi paylaşabilir. Bir NLS, çekirdeğin dışındaki proteinleri hedefleyen bir nükleer dışa aktarma sinyalinin (NES) zıt işlevine sahiptir .

Türler

Klasik

Bu tür NLS'ler ayrıca tek parçalı veya iki parçalı olarak sınıflandırılabilir. İkisi arasındaki temel yapısal farklar, iki parçalı NLS'lerdeki iki temel amino asit kümesinin nispeten kısa bir aralayıcı diziyle (dolayısıyla iki parçalı - 2 parça) ayrılmasıdır, oysa tek parçalı NLS'ler değildir. Keşfedilen ilk NLS, SV40 Büyük T-antijenindeki (tek parçalı bir NLS) PKKKRKV dizisiydi . NLS'sini nükleoplazmin bazik amino asitlerin iki grup, amino asitler 10 ila yaklaşık bir aralayıcı ile ayrılır: KR [PAATKKAGQA] KKKK, her yerde bulunan iki parçalı sinyalin prototipidir. Her iki sinyal de importin α tarafından tanınır . Importin α, importin β tarafından özel olarak tanınan iki parçalı bir NLS'nin kendisini içerir . İkincisi, gerçek ithalat aracısı olarak kabul edilebilir.

Chelsky et al . tek parçalı NLS'ler için KK/RXK/R konsensüs dizisini önerdi. Bu nedenle bir Chelsky dizisi, iki parçalı bir NLS'nin aşağı akış temel kümesinin bir parçası olabilir. Mekke et al . SV40 T-Antigen (monopartite), C-myc (monopartite) ve nucleoplasmin (bipartite) nükleer lokalizasyon sinyalleri üzerinde karşılaştırmalı mutajenez gerçekleştirdi ve üçünde de ortak olan amino asit özellikleri gösterdi. NLS'nin etkinliğine katkıda bulunmada ilk kez nötr ve asidik amino asitlerin rolü gösterildi.

Rotello et al . SV40 Büyük T-Antijen, nükleoplazmin (AVKRPAATKKAGQAKKKKLD), EGL-13 (MSRRRKANPTKLSENAKKLAKEVEN), c-Myc (PAAKRVKLD) ve TUS-proteinin (KLKIKRPVK) eGFP kaynaşmış NLS'lerinin hızlı hücre içi protein dağıtımı yoluyla nükleer lokalizasyon verimliliklerini karşılaştırdı. SV40 NLS'ye kıyasla c-Myc NLS'nin nükleer lokalizasyon verimliliğini önemli ölçüde daha yüksek buldular.

Klasik olmayan

hnRNP A1'in asidik M9 alanı, maya transkripsiyon baskılayıcı Mata2'deki KIPIK dizisi ve U snRNP'lerin karmaşık sinyalleri gibi birçok başka NLS türü vardır. Bu NLS'lerin çoğu, importin α-benzeri bir proteinin müdahalesi olmaksızın, importin β ailesinin spesifik reseptörleri tarafından doğrudan tanınır görünmektedir.

Kitlesel olarak üretilen ve taşınan ribozomal proteinlere özgü gibi görünen bir sinyal, özel bir importin β-benzeri nükleer ithalat reseptörü seti ile geliyor gibi görünüyor.

Son zamanlarda, PY-NLS olarak bilinen bir NLS sınıfı, orijinal olarak Lee ve diğerleri tarafından önerilmiştir . İçindeki prolin - tirozin amino asit eşleşmesinden dolayı bu şekilde adlandırılan bu PY-NLS motifi, proteinin Importin β2'ye (transportin veya karyopherin β2 olarak da bilinir) bağlanmasına izin verir , bu da daha sonra kargo proteinini çekirdeğe taşır. Importin β2'de bulunan PY-NLS'nin bağlanması için yapısal temel belirlendi ve bir ithalat inhibitörü tasarlandı.

keşif

Hücresel DNA'yı tutan nükleer zarın varlığı , ökaryotik hücrelerin tanımlayıcı özelliğidir . Bu nedenle nükleer membran, DNA replikasyonu ve RNA transkripsiyonunun nükleer süreçlerini protein üretiminin sitoplazmik sürecinden ayırır . Çekirdekte gerekli olan proteinler, bir mekanizma ile oraya yönlendirilmelidir. Nükleer proteinlerin çekirdekte birikme yeteneğinin ilk doğrudan deneysel incelemesi, saflaştırılmış nükleer proteinlerin sitoplazmaya mikro-enjekte edildikten sonra kurbağa ( Xenopus ) oositlerinin çekirdeğinde biriktiğini gösterdiğinde John Gurdon tarafından gerçekleştirildi . Bu deneyler, daha sonra kök hücre araştırmalarıyla doğrudan ilgili olan nükleer yeniden programlama çalışmalarına yol açan bir dizinin parçasıydı.

Oosit nükleer membranında birkaç milyon gözenek kompleksinin varlığı ve birçok farklı molekülü (insülin, sığır serum albümini, altın nanopartiküller) kabul ediyor gibi görünmeleri, gözeneklerin açık kanallar olduğu ve nükleer proteinlerin çekirdeğe serbestçe girdiği görüşüne yol açtı. gözenek yoluyla ve DNA'ya veya başka bir nükleer bileşene bağlanarak birikmesi gerekir. Başka bir deyişle, belirli bir taşıma mekanizması olmadığı düşünülüyordu.

Bu görüşün yanlış olduğu 1982'de Dingwall ve Laskey tarafından gösterildi. Arketipik ' moleküler şaperon ' olan nükleoplazmin adı verilen bir proteini kullanarak, proteinde nükleer giriş için bir sinyal görevi gören bir alan tanımladılar. Bu çalışma, bölgedeki araştırmaları teşvik etti ve iki yıl sonra ilk NLS, SV40 Büyük T-antijeninde (veya kısaca SV40) tanımlandı. Bununla birlikte, başka bir nükleer proteinde işlevsel bir NLS, basitçe SV40 NLS'ye benzerlik temelinde tanımlanamadı. Aslında, hücresel (viral olmayan) nükleer proteinlerin yalnızca küçük bir yüzdesi, SV40 NLS'ye benzer bir dizi içeriyordu. Nükleoplazminin ayrıntılı bir incelemesi, bir aralayıcı kolla ayrılmış bazik amino asitlerden oluşan iki elementli bir diziyi tanımladı. Bu elementlerden biri SV40 NLS'ye benzerdi ancak nükleer olmayan bir raportör proteine ​​bağlandığında bir proteini hücre çekirdeğine yönlendiremedi. Her iki unsur da gereklidir. Bu tür NLS, ikili klasik NLS olarak bilinir hale geldi. İki parçalı NLS'nin artık hücresel nükleer proteinlerde bulunan ana NLS sınıfını temsil ettiği bilinmektedir ve yapısal analiz, sinyalin bir reseptör ( importin a ) proteini tarafından nasıl tanındığını ortaya çıkarmıştır (bazı tek parçalı NLS'lerin yapısal temeli de bilinmektedir). Nükleer protein ithalatının moleküler ayrıntılarının çoğu artık bilinmektedir. Bu, nükleer protein ithalatının iki aşamalı bir süreç olduğunun gösterilmesiyle mümkün oldu; nükleer protein, enerji gerektirmeyen bir süreçte nükleer gözenek kompleksine bağlanır. Bunu, nükleer proteinin gözenek kompleksi kanalı boyunca enerjiye bağlı olarak yer değiştirmesi takip eder. Süreçte iki farklı adımın varlığının tespit edilmesiyle, ilgili faktörlerin belirlenmesi olasılığı oluşturuldu ve importin NLS reseptörleri ailesinin ve GTPaz Ran'ın tanımlanmasına yol açtı .

Nükleer ithalat mekanizması

Proteinler, nükleer zarf yoluyla çekirdeğe girer. Nükleer zarf, dış ve iç zar olmak üzere eşmerkezli zarlardan oluşur. İç ve dış zarlar, sitoplazma ve nükleoplazma arasında kanallar oluşturarak birden fazla yerde bağlanır. Bu kanallar nükleer gözenek kompleksleri (NPC'ler), nükleer membran boyunca taşınmaya aracılık eden karmaşık multiprotein yapıları tarafından işgal edilir .

Bir NLS çevrilmiş bir proteinin şiddetle bağlayacak Importin (aka karyopherini ele alalım ) ve birlikte, kompleks nükleusdan hareket edecektir. Bu noktada, Ran-GTP , importin-protein kompleksine bağlanacak ve onun bağlanması, importin'in protein için afinitesini kaybetmesine neden olacaktır. Protein salınır ve şimdi Ran-GTP/importin kompleksi nükleer gözenek yoluyla çekirdekten geri hareket edecektir. Sitoplazmada bir GTPaz aktive edici protein (GAP) , Ran-GTP'yi GDP'ye hidrolize eder ve bu, Ran'da konformasyonel bir değişikliğe neden olarak, sonuçta importin için afinitesini azaltır. Importin serbest bırakılır ve Ran-GDP, bir Guanine nükleotid değişim faktörünün (GEF) GTP'yi GTP ile değiştirdiği çekirdeğe geri dönüştürülür .

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar