Kjernelokaliseringssignal

Det nukleare lokaliseringssignalet (også nukleart lokaliseringssignal eller nukleært lokaliseringssekvens, engelsk nukleart lokaliseringssignal , forkortet NLS ) er en signalsekvens som består av noen få aminosyrer som bæres av proteiner som skal innføres i cellekjernen .

eiendommer

Celler av høyere levende vesener ( eukaryoter ) har en kjerne, hvis kjernemembran skiller det indre av kjernen ( karyoplasma ) fra cytoplasmaet . Siden alle proteiner produseres i cytoplasmaet, må proteiner som kreves i cellekjernen innføres i den. Dette skjer gjennom porene i kjernemembranen, såkalte kjerneporer . Små proteiner opptil 40  kDa kan passivt diffundere gjennom porene, mens større proteiner må transporteres aktivt inn i kjernen. Dette skjer med hjelpeproteiner, de såkalte importins . Importins gjenkjenner nukleare lokaliseringssignaler, binder de tilsvarende proteinene og transporterer dem gjennom porene inn i cellekjernen. Energien til denne prosessen frigjøres gjennom hydrolyse av GTP .

Selve signalet består av en enkelt eller dobbel kort sekvens, som for det meste inneholder positivt ladede aminosyrer som lysin og arginin . Det er to forskjellige typer, den klassiske NLS og den atypiske NLS.

Den klassiske nukleare lokaliseringssignalsekvensen (PKKKRKV) ble først beskrevet for det store T-antigenet til SV40-viruset . Klassisk NLS er videre delt i ett stykke og todelt NLS. Den todelte NLS (f.eks. Sekvensen KR [PAATKKAGQA] KKKK i tilfelle av nukleoplasmin) består av to regioner av basiske aminosyrer atskilt med ca. 10 aminosyrer, hvorved nøytrale og sure aminosyrer også kan forbedre absorpsjonen. Begge typer klassisk NLS er bundet til kjerneporekomplekset ved binding til Importin α og dets påfølgende binding til Importin β.

Den atypiske NLS er for det meste bundet direkte av Importin β. Disse inkluderer B. M9-domenet til hnRNP A1, repressoren for transkripsjon i gjær Matα2 (sekvens KIPIK) og i U snRNPs. Ribosomale proteiner har sin egen NLS som de importeres inn i kjernen. Den PY-NLS-gruppen inneholder en karakteristisk prolin - tyrosin sekvens og binder til importin β2 (synonym Transporter eller karyopherin).

Replikering av mange virus avhenger av transportprosesser som formidles av nukleare lokaliseringssignaler. Etter at en celle er infisert, må det virale genetiske materialet vanligvis transporteres til cellekjernen. Bare her er vertscelleens enzymer som kan replikere og transkribere virusets gener. Virus-DNA er derfor bundet til virale proteiner med et nukleært lokaliseringssignal og blir dermed importert til cellekjernen.

Det er også en motstander, kjerneeksport. Atomeksportsignalet (NES) er en kort hydrofob leucinrik aminosyresekvens.

Individuelle bevis

  1. Kalderon, D. et al. (1984): En kort aminosyresekvens som kan spesifisere kjernefysisk beliggenhet. I: Cell. 39 (3 Pt 2): 499-509. PMID 6096007 doi: 10.1016 / 0092-8674 (84) 90457-4
  2. Ing Dingwall C, Robbins J, Dilworth SM, Roberts B, Richardson WD: Nukleoplasmin-kjernefysiske lokaliseringssekvensen er større og mer kompleks enn SV-40 stort T-antigen . I: J Cell Biol . 107, nr. 3, september 1988, s. 841-9. doi : 10.1083 / jcb.107.3.841 . PMID 3417784 . PMC 2115281 (fri fulltekst).
  3. Makkerh JP, Dingwall C, Laskey RA: Sammenlignende mutagenese av nukleære lokaliseringssignaler viser viktigheten av nøytrale og sure aminosyrer . I: Curr Biol . 6, nr. 8, august 1996, s. 1025-7. doi : 10.1016 / S0960-9822 (02) 00648-6 . PMID 8805337 .
  4. Mattaj IW, Engl Meier L: Nucleocytoplasmic transport: the soluble phase . I: Annu Rev Biochem. . 67, nr. 1, 1998, s. 265-306. doi : 10.1146 / annurev.biochem.67.1.265 . PMID 9759490 .
  5. Timmers AC, Stuger R, Schaap PJ, van 't Riet J, Raue HA: Nuclear og nukleolært lokaliserings av Saccharomyces cerevisiae ribosomale proteiner, S22 og S25 . I: FEBS Lett. . 452, nr. 3, juni 1999, s. 335-40. doi : 10.1016 / S0014-5793 (99) 00669-9 . PMID 10386617 .
  6. Garrett RA, Douthwate SR, Matheson AT, Moore PB, Noller HF: ribosomet: struktur, funksjon, antibiotika og cellulære interaksjoner . ASM Press, 2000, ISBN 978-1-55581-184-6 .
  7. Rout MP, Blobel G, Aitchison JD: En distinkt kjernefysisk importvei brukt av ribosomale proteiner . I: Cell . 89, nr. 5, mai 1997, s. 715-25. doi : 10.1016 / S0092-8674 (00) 80254-8 . PMID 9182759 .
  8. Lee BJ, Cansizoglu AE, Süel KE, Louis TH, Zhang Z, Chook YM: Regler for kjernefysisk lokalisering sekvensgjenkjenning av karyopherin beta 2 . I: Cell . 126, nr. 3, august 2006, s. 543-58. doi : 10.1016 / j.cell.2006.05.049 . PMID 16901787 .
  9. Yoshiyuki Matsuura: Mekanistisk innsikt fra strukturelle analyser av Ran-GTPase-drevet kjernefysisk eksport av proteiner og RNA . I: Journal of Molecular Biology . 2015. doi : 10.1016 / j.jmb.2015.09.025 .