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NSMB：核孔主要组分的三维结构
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每个细胞核都含有有机体的全部基因组，而镶嵌在核膜上的核孔复合体（NPCs）则是进出核区通道分子的“门卫”，可以选择性的输入和输出各种物质。美国洛克菲勒大学研究人员首次分析了NPC亚复合体Nup80的完整三维结构，并向拼合NPC 的结构迈出重要的一步。研究结果在线发表在6 月7 日Nature Structural & Molecular Biology杂志上。 本研究是由美国洛克菲勒大学细胞生物学实验室Günter Blobel教授的研究生Martin Kampmann完成的，他补充了NPC和在细胞内不同部位间物质运输的主要工具——有被小泡的认识。早在1980 年，Blobel教授就提出了细胞内膜系统的概念，细胞内膜系统包括膜围绕的细胞核和小泡，它是由细胞外膜经过折叠内陷形成的。而来自洛克菲勒大学的Brian Chait和Michael Rout教授则在2004年PLoS Biology上发表的一篇文章中提出，具有相似蛋白质折叠结构的NPC和有被小泡都是由初生内膜的原始膜包被蛋白逐渐发展形成的。 此前研究人员仍不清楚这些原始的折叠在NPCs中是如何作用的，当前研究中则发现由α螺旋形成灵活的长臂与更紧密的球形β螺旋相绞连。同样的构造在组成有被小泡的网格蛋白中也有发现。 完整的NPC分子量很大，由30 种蛋白质组成。研究人员分离纯化了NPC中最重要的组分——Nup80复合体，后者是由7 个蛋白质分子组成的。利用电子显微镜（EM）对不同状态或不同构造的Nup84复合体拍摄了上千张照片，结果显示Nup84复合体在不同大小的分子通过NPC的运输过程中具有扩张和收缩的功能和形态。通过计算分析，研究人员首次重构了Nup84复合体的三维结构模型。基于前期Blobel 实验室利用X-射线晶体学对Nup84复合体中每种蛋白质原子组成结构的精确分析，Kampmann将这些蛋白质对应到EM结构的相应位置。 NPC的体积很大且结构松散，因此不能利用X-射线晶体学研究完整的分子结构。电子显微镜（EM）对其三维结构的研究有助于解决这一问题。Kampmann将电子显微镜方法应用于对其他亚单位的研究，以期揭开分子生物学中最神秘机制的面纱。 由于NPC在细胞最基本的生理过程中具有重要作用，所以NPC的组装、结构和功能的任何缺陷都可能引起致命的后果。例如，NPC的组成蛋白与病毒感染、原发性胆汁肝硬化及癌症肿瘤的发生有关。对NPC功能和机理的了解将有助于找到治疗这些疾病的方法，同时，揭示它的进化策略将有助于在细胞中发现基因保护性结构。 |
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