Сигнал ядерного экспорта ( NES ) представляет собой короткий пептид-мишень , содержащий 4 гидрофобных остатка в белке , который нацеливает его на экспорт из ядра клетки в цитоплазму через комплекс ядерных пор с использованием ядерного транспорта . Он имеет эффект, противоположный сигналу ядерной локализации , который нацелен на белок, расположенный в цитоплазме, для импорта в ядро. РЭШ признана и связана экспортинами .
НЭС выполняют несколько жизненно важных клеточных функций. Они помогают регулировать положение белков внутри клетки. Благодаря этому NES влияют на транскрипцию и некоторые другие ядерные функции, которые необходимы для правильного функционирования клеток. [1] Экспорт многих типов РНК из ядра необходим для правильного функционирования клеток. NES определяет, какой тип пути могут использовать различные типы РНК для выхода из ядра и выполнения своих функций, а NES может влиять на направленность молекул, выходящих из ядра. [2]
Компьютерный анализ известных NES показал, что наиболее распространенным расстоянием между гидрофобными остатками является LxxxLxxLxL, где «L» — гидрофобный остаток (часто лейцин ), а «x» — любая другая аминокислота; Расстояние между этими гидрофобными остатками можно объяснить путем изучения известных структур, содержащих NES, поскольку критические остатки обычно лежат на одной стороне соседних вторичных структур внутри белка, что позволяет им взаимодействовать с экспортином. [3] Рибонуклеиновая кислота (РНК) состоит из нуклеотидов и, следовательно, не имеет сигнала ядерного экспорта для выхода из ядра. В результате большинство форм РНК связываются с белковой молекулой, образуя рибонуклеопротеиновый комплекс, который экспортируется из ядра.
Ресурс Eukaryotic Linear Motif определяет мотив NES для экспорта в одной записи TRG_NES_CRM1_1. Схема однобуквенной аминокислотной последовательности NES в формате регулярного выражения : [4]
([DEQ].{0,1}[LIM].{2,3}[LIVMF][^P]{2,3}[LMVF].[LMIV].{0,3}[DE])|([DE].{0,1}[LIM].{2,3}[LIVMF][^P]{2,3}[LMVF].[LMIV].{0,3}[DEQ])В приведенном выше выражении LIMVFвсе гидрофобные остатки представляют собой DEQгидрофильную аспарагиновую кислоту , глутаминовую кислоту и глутамин . На человеческом языке это расширение «общего паттерна», которое включает окружающие его гидрофильные остатки, а также небольшие изменения в длине xxxи xxфрагментах, показанных выше.
Ядерный экспорт сначала начинается со связывания Ran-GTP ( G-белка ) с экспортином. Это вызывает изменение формы экспортина , увеличивая его сродство к экспортному грузу. Как только груз связан, комплекс Ран-экспортин-груз выходит из ядра через ядерную пору. Белки, активирующие ГТФазу (GAP), затем гидролизуют Ran-GTP до Ran-GDP, что вызывает изменение формы и последующее высвобождение экспортина. Перестав связываться с Раном, молекула экспортина также теряет сродство к ядерному грузу, и комплекс распадается. Экспортин и Ran-ВВП перерабатываются в ядро отдельно, а фактор обмена гуанина (GEF) в ядре переключает ВВП на GTP на Ran.
Процесс ядерного экспорта ответственен за некоторую устойчивость к химиотерапевтическим препаратам. Ограничивая активность экспорта ядра клетки, можно обратить вспять это сопротивление. Ингибируя CRM1, экспортный рецептор, можно замедлить экспорт через ядерную оболочку. Сурвивин – это НЭС, который ингибирует клеточный апоптоз . Он взаимодействует с митотическим веретеном во время клеточного деления. Из-за обычно быстрой пролиферации опухолевых клеток сурвивин более экспрессируется при наличии рака. Уровень сурвивина коррелирует с тем, насколько устойчива раковая клетка к химиотерапии и насколько вероятно, что эта клетка снова размножится. Производя антитела, нацеленные на сурвивин NES, можно усилить апоптоз раковых клеток. [5]
Сигналы NES были впервые обнаружены в белке Rev вируса иммунодефицита человека типа 1 (ВИЧ-1) и цАМФ -зависимом ингибиторе протеинкиназы (PKI). Рецептор кариоферина CRM1 был идентифицирован как экспортный рецептор для богатых лейцином NES у нескольких организмов и представляет собой эволюционно консервативный белок . Экспорт, опосредованный CRM1, может эффективно ингибироваться фунгицидом лептомицином B (LMB), что обеспечивает превосходную экспериментальную проверку этого пути. [6]
Другие белки с различными функциями также были экспериментально ингибированы сигналом NES, например, цитоскелетный белок актин , функции которого включают подвижность и рост клеток. Использование LBM в качестве ингибитора NES оказалось успешным для актина, что привело к накоплению белка в ядре, что свидетельствует об универсальной функциональности NES во всех функциональных группах белка. [7]
Не все субстраты NES конститутивно экспортируются из ядра, а это означает, что экспорт, опосредованный CRM1, является регулируемым событием. Сообщалось о нескольких способах регулирования экспорта, зависящего от НЭШ. К ним относятся маскирование/демаскировка NES, фосфорилирование и даже образование дисульфидных связей в результате окисления.
Связывание NES с экспортным рецептором белка придает универсальной экспортной функции NES индивидуально заданную активацию экспорта к каждому белку. Исследования определенных аминокислотных последовательностей NES для конкретных белков показывают возможность блокировать активацию NES одного белка с помощью ингибитора этой аминокислотной последовательности, в то время как другие белки того же ядра остаются незатронутыми. [8]
NESbase — это база данных белков с экспериментально подтвержденными сигналами ядерного экспорта, богатыми лейцином (NES). Проверка осуществляется, в частности, Центром анализа биологических последовательностей Технического университета Дании и кафедрой белковой химии Копенгагенского университета . Каждая запись в его базе данных включает информацию о том, были ли сигналы ядерного экспорта достаточными для экспорта или это был только транспорт, опосредованный CRM1 (экспортином). [9]