В эукариотических клетках ядро отгорожено от остальной части клетки ядерной оболочкой. Весь транспорт в ядро и из ядра происходит через цилиндрические каналы, называемые комплексами ядерных пор (NPC), которые проникают через ядерную оболочку. Каждый NPC состоит из восьми повторяющихся белковых комплексов, содержащих не менее 30 различных типов белков, называемых нуклеопоринами (Nups). Эти комплексы соединяются друг с другом, как дольки апельсина, оставляя в середине канал, по которому могут транспортироваться белки, РНК и сигнальные молекулы.
Нупы на обоих концах NPC образуют кольцеобразные структуры, обрамляющие отверстия канала. До сих пор все работы с эукариотическими клетками предполагали, что эти внешние кольца идентичны и состоят из равного количества девяти или десяти различных ядер, соединенных вместе в повторяющиеся Y-образные структуры.
Но в исследовании, опубликованном на этой неделе в PLoS Genetics, группа исследователей из Университета Осаки и Национального института информационных и коммуникационных технологий (NICT) обнаружила, что теория «один размер подходит всем» может не соответствовать действительности.
«Мы хотели поближе изучить NPC делящихся дрожжей Schizosaccharomyces pombe», - говорит ведущий автор исследования Харухико Асакава из Осакского университета. «Как и другие эукариоты, S. pombe имеет консервативный набор Nups, но в отличие от этих других видов, структуры внешнего кольца состоят из неравного количества различных типов белков».
И хотя исследователи ожидали некоторых различий, они не были полностью готовы к совершенно расходящимся структурам, обнаруженным с помощью мощных иммуноэлектронных и флуоресцентных микроскопов. Тщательно отслеживая расположение различных белков, они сделали поразительное открытие.
«Как будто S. pombe полностью выбросил свод правил в окно», - смеется старший автор Токуко Харагути из NICT. «Мы обнаружили, что белки, составляющие структуры внешнего кольца, расположены асимметрично. Вместо того, чтобы иметь идентичные структуры, внешнее кольцо ядра состоит только из двух типов Nups, а семь оставшихся Nups являются частью цитоплазматической структуры внешнего кольца».
Интересно, что исследователи обнаружили, что асимметричная кольцевая структура необходима для нормального роста клеток S. pombe.
«Это разнообразие структур внешнего кольца может дать ключ к пониманию того, как формируется ядерная пора, наряду с пониманием структуры и функции клеточного ядра с эволюционной точки зрения», - говорит Асакава. «Мы также надеемся, что наши результаты помогут нам лучше понять механизмы заболеваний, вызванных аномальными белками ядерных пор, что, в свою очередь, может привести к новым стратегиям лечения."