Signal jedarne lokalizacije

Signal jedarne lokalizacije ili sekvenca jedarne lokalizacije (NLS) je sekvenca aminokiselina koja 'označava' protein za import u ćelijsko jedro pomoću jedarnog transporta.^[1] Tipski, ovaj signal se sastoji od jedne ili više kratkih sekvenci pozitivno nabijenih lizina ili arginina izloženih na površini proteina.^[1] Različiti jedarni proteini mogu dijeliti isti NLS.^[1] NLS ima suprotnu funkciju od jedarnog eksportnog signala (NES), koji cilja proteine izvan jedra.

Tipovi

Klasični

Ovi tipovi NLS-a mogu se dalje klasificirati na monopartitne ili bipartitne. Glavne strukturne razlike između njih su u tome što su dva osnovna klastera aminokiselina u bipartitnim NLS-ovima razdvojena relativno kratkom razmaknom sekvencom (dakle bipartitni – dvodijelni), dok monopartitni NLS-ovi nisu. Prvi NLS koji je otkriven bio je sekvenca PKKKRKV u velikom SV40 T-antigenu (monopartitni NLS).^[2] NLS nukleoplazmina, KR[PAATKKAGQA]KKKK, je prototip sveprisutnog bipartitnog signala: dva klastera osnovnih aminokiselina, razdvojenih razmakom od oko 10 aminokiselina.^[3] Oba signala prepoznaju importin α. Importin α sadrži sam bipartitni NLS, koji posebno prepoznaje importin β. Potonji se može smatrati stvarnim importnim posrednikom.

Chelsky et al. predložili su konsenzusna sekvencu K-K/R-X-K/R za monopartitne NLS-ove.^[3] Njihova sekvenca može, stoga, biti dio nizvodnog osnovnog klastera bipartitnog NLS-a. Meka et al. izvršili su komparativnu mutagenezu na signalima jedarne lokalizacije SV40 T-antigena (monopartitni), C-myc (monopartitni) i nukleoplazmina (bipartitni) i pokazao karakteristike aminokiselina koje su zajedničke za sva tri. Prvi put je prikazana uloga neutralnih i kiselih aminokiselina u doprinosu efikasnosti NLS-a.^[4]

Rotello et al. uporedili su efikasnost jedarne lokalizacije eGFP spojenih NLS-ova velikog T-antigena SV40, nukleoplazmina (AVKRPAATKKAGQAKKKKLD), EGL-13 (MSRRRKANPTKLSENAKKLAKEVEN), c-Myc (PAAKRVKLD) i TUS-proteina kroz brzu isporuku proteina u ćelijama TUS-KLKI. Otkrili su značajno veću efikasnost jedarne lokalizacije c-Myc NLS u poređenju sa SV40 NLS.^[5]

Neklasični

Postoje mnogi drugi tipovi NLS-a, kao što je kiseli M9 domen hnRNP A1, sekvenca KIPIK u represoru transkripcije kvasca Matα2 i kompleksni signali U snRNP-u. Čini se da većinu ovih NLS-ova prepoznaju direktno specifični receptori iz porodice importina β bez intervencije proteina sličnog importinu α.^[6]

Signal koji se javlja kao specifičan za masovno proizvedene i transportirane ribosomske proteine,^[7][8] čini se da dolazi sa specijaliziranim skupom importinu β sličnih jedarnih importnih receptora.^[9]

Nedavno je predložena klasa NLS-ova poznata kao PY-NLS, prvobitno od Lee et al.^[10] Ovaj PY-NLS motiv, nazvan tako zbog uparivanja aminokiselina prolin-tirozin u njemu, omogućava proteinu da se veže za importin β2 (također poznat kao transportin ili karioferin β2), koji zatim translocira kargo protein u jedro. Utvrđena je strukturna osnova za vezivanje PY-NLS sadržanog u importinu β2 i dizajniran inhibitor importa.^[11]

Mehanizam jedarnog importa

Proteini ulaze u jedro kroz jedarni omotač koji se sastoji od koncentričnih membrana, vanjske i unutrašnje membrane. Unutrašnja i vanjska membrana se spajaju na više mjesta, formirajući kanale između citoplazme i nukleoplazme. Ove kanale zauzimaju kompleks jedarnih pora (NPC), složene multiproteinske strukture koje posreduju u transportu kroz jedarnu membranu.

Protein preveden putem NLS-a će se snažno vezati za importin (karioferin), i, zajedno, kompleks će se kretati kroz jedarne pore. Tada če se Ran-GTP vezati za kompleks importin-protein, a njegovo vezivanje će uzrokovati da importin izgubi afinitet za protein. Protein se oslobađa, a sada će se kompleks Ran-GTP/importin kretati nazad iz jedra kroz jedarne pore. Protein koji aktivira GTPazu (GAP) u citoplazmi hidrolizira Ran-GTP u GDP, i to uzrokuje konformacijsku promjenu u Ran-u, na kraju smanjuje njegov afinitet za importin. Importin se oslobađa i Ran-GDP se reciklira nazad u jedro gdje Guanin-nukleotid fator razmjene (GEF) zamjenjuje svoj GDP natrag za GTP.

Također pogledajte

• Jedarni eksportni signal
• Ćelijska signalizacija