Новое исследование в области биофизики показало, как большие молекулы могут проникать в ядро клетки. Чем крупнее молекула, тем больше требуется сигналов ядерной локализации на поверхности молекулы, выяснили ученые из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце (Германия). Результаты работы опубликованы в журнале eLife. Новость появилась на официальном сайте вуза.
У типичной клетки млекопитающего около 2000 ядерных пор, которые действуют как ворота между цитоплазмой и ядром клетки. Эти поры в ядерной оболочке контролируют проход молекул в ядро. Через поры в ядро импортируются белки и вирусы, а в цитоплазму из ядра экспортируются белки и рибонуклеиновые кислоты. Пройти через них более крупным молекулам – диаметром около пяти нанометров и больше, – как правило, очень сложно. И получается это у тех молекул, у которых на поверхности есть определенные последовательности ядерной локализации (участки молекулы белка). Последовательности могут связываться со структурами внутри ядерных пор, позволяя молекулам быстро входить в ядро.
Чтобы изучить, как проходят большие молекулы через поры-ворота, исследователи разработали набор крупных моделей «транспортных грузов». Они были основаны на капсидах, то есть белковых «оболочках» вирусов, которые заключают в себе вирусный геном. Ученые пометили модели грузов диаметром от 17 до 36 нанометров флуоресцентной меткой, что позволило наблюдать за ними во время пути в клетке. Модели капсидов без сигналов ядерной локализации на их поверхности оставались в цитоплазме клетки и не попадали в ядро. Чем больше было сигналов ядерной локализации, тем проще было модели-капсиду попасть в ядро. Более того, исследователи обнаружили, что чем крупнее капсид, тем большее количество сигналов ядерной локализации необходимо, чтобы «груз» попал в ядро.
Исследовательская группа изучила ряд капсидов различных вирусов, включая капсид гепатита B, самый крупный «груз», использованный в этом исследовании. Но даже увеличение количества сигналов ядерной локализации до 240 не позволило этому капсиду пройти в ядро. Это соответствует результатам более ранних исследований вируса гепатита В, которые показали, что только зрелый инфекционный вирус способен проходить через ядерную пору в ядро.
[Иллюстрация: ILL./©: GIULIA PACI (CC BY 4.0)]
