Сигнал ядерной локализации

Сигна́л я́дерной локализа́ции (англ. nuclear localization signal, NLS) — участок молекулы белка, необходимый и достаточный для его локализации в ядре клетки. Сигнал ядерной локализации — это место узнавания белка транспортными факторами — кариоферинами (транспортинами), которые осуществляют его перенос в ядро[1].

Сигналы ядерной локализации могут быть линейными и конформационными[2]. Линейные сигналы представляют собой непрерывные аминокислотные последовательности; они могут быть описаны консенсусной последовательностью. Для связывания с кариоферинами линейные NLS, как правило, должны находиться в развёрнутом состоянии, вне третичной структуры. Конформационные NLS — это места связывания кариоферинов, которые формируются на поверхности белковых доменов.

Общие сведения

Сигналы ядерной локализации необходимы для переноса крупных белков из цитозоля в ядро. Сигналы были точно определены посредством методов рекомбинантных ДНК для разнообразных белков, которые хотя бы временно должны присутствовать в ядре. Для отдельных ядерных белков состав последовательности может быть разным. NLS могут располагаться почти в любом месте аминокислотной последовательности белка, и, как предполагают, они образуют особые петли и сайты на поверхности белка[3].

Транспорт белка в ядро начинается, когда транспортные комплексы связываются с цитоплазматическими фибриллами ядерных поровых комплексов. Предполагают, что неструктурированные области белков ядерных пор, которые представляют собой барьер для диффузии крупных молекул, отодвигаются. В отличие от транспорта белков в другие органеллы, транспорт в ядро происходит с участием водных пор, а не белкового переносчика, поэтому в ядро белки могут быть доставлены в собранном состоянии, как и рибосомные субъединицы. Однако при переносе крупных белков через ядерные поры, похоже, структура переносимых белков всё-таки меняется[4].

Классы сигналов ядерной локализации

На 2015 год известно 11 кариоферинов человека, которые участвуют в переносе белков в ядро клетки через ядерные поры (ядерный импорт). Такие белки также называют импортинами. Предполагают, что каждый из импортинов распознаёт сигналы ядерной локализации определённого класса. Однако лишь несколько классов были в достаточной мере биохимически и структурно охарактеризованы[2].

Классический сигнал ядерной локализации

Классический, или основной, сигнал ядерной локализации (cNLS) — это первый из когда-либо описанных сигналов, открытый в 1980-х годах[5][6]. Он представляет собой линейный сигнал, состоящий из одного или двух кластеров положительно заряженных аминокислотных остатков: K-K/R-X-K/R или K/R-K/R-X10—12(K/R)3/5, где X — любая аминокислота[2]. Подобные сигналы обнаружены в большом количестве белков, например в большом Т-антигене вируса SV40, NCBP1 (англ. nuclear cap-binding protein subunit 1), BRCA1 (англ. breast cancer type 1 susceptibility protein) и LEF1 (англ. lymphoid enhancer-binding factor 1)[1]. cNLS необычен в том отношении, что он распознаётся адаптерными белками семейства импортинов-α (кариоферины-α), которые в свою очередь формируют комплекс с импортином-β1 (кариоферин-β1), собственно транспортным фактором семейства кариоферинов-β[2].

PY-NLS

PY-NLS — это сигнал ядерной локализации, который распознаётся транспортином-1 и иногда близкими к нему по структуре транспортинами-2А и 2В. PY-NLS состоят из С-концевого мотива R/K/H-X2—5-P-Y и N-концевого мотива, который может быть обогащён гидрофобными (Φ-G/A/S-Φ-Φ, где Φ — гидрофобный остаток) либо положительно заряженными аминокислотными остатками[7]. Расстояние между N-концевым мотивом и С-концевыми остатками PY составляет 8—13 аминокислотных остатков. Пара остатков PY играет большую роль в связывании транспортина-1 и необходима для функционирования сигнала ядерной локализации, поэтому он и получил название PY-NLS. PY-NLS должны находиться в неструктурированном или в целом положительно заряженном участке белка[8]. Сигнал такого типа есть в белках hnRNP A1, hnRNP D, hnRNP F, hnRNP M и других.

Примечания
  1. Сорокин А. В., Ким Е. Р., Овчинников Л. П. Ядерно-цитоплазматический транспорт белков // Успехи биологической химии. — 2007. — Т. 47. — С. 89—128.
  2. Soniat M., Chook Y. M. Nuclear localization signals for four distinct karyopherin-β nuclear import systems. (англ.) // The Biochemical journal. — 2015. — Vol. 468, no. 3. — P. 353—362. — doi:10.1042/BJ20150368. — PMID 26173234.
  3. Альбертс и др., 2013, с. 1085—1086.
  4. Альбертс и др., 2013, с. 1086—1087.
  5. Dingwall C., Sharnick S. V., Laskey R. A. A polypeptide domain that specifies migration of nucleoplasmin into the nucleus. (англ.) // Cell. — 1982. — Vol. 30, no. 2. — P. 449—458. — PMID 6814762.
  6. Lanford R. E., Butel J. S. Construction and characterization of an SV40 mutant defective in nuclear transport of T antigen. (англ.) // Cell. — 1984. — Vol. 37, no. 3. — P. 801—813. — PMID 6086146.
  7. Lee B. J., Cansizoglu A. E., Süel K. E., Louis T. H., Zhang Z., Chook Y. M. Rules for nuclear localization sequence recognition by karyopherin beta 2. (англ.) // Cell. — 2006. — Vol. 126, no. 3. — P. 543—558. — doi:10.1016/j.cell.2006.05.049. — PMID 16901787.
  8. Twyffels L., Gueydan C., Kruys V. Transportin-1 and Transportin-2: protein nuclear import and beyond. (англ.) // FEBS letters. — 2014. — Vol. 588, no. 10. — P. 1857—1868. — doi:10.1016/j.febslet.2014.04.023. — PMID 24780099.

Литература
  • Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. Молекулярная биология клетки: в 3-х томах. — М. — Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исследований, 2013. — Т. 1. — 808 с. — ISBN 978-5-4344-0112-8.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.