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核孔复合体（NPC）是位于核膜（NE）上的巨大分子组装体，主要负责核质运输。它由30多种不同类型的数百种蛋白质组成，这些蛋白质统称为核孔蛋白（Nups）。Nups的拷贝数从8到48不等，组装成沿NE堆叠的多个环状结构。这些结构包括核侧和细胞质侧的外环（核环和细胞质环）以及位于它们之间的内环。每个环通常由8个重复亚基组成。存在于多个Nup中的富含苯丙氨酸-甘氨酸（FG）的重复序列从这些环向内发散，形成NPC的中央通道，并与运输因子相互作用以实现核质运输。除了外环和内环之外，NPC还有另一个突出的模块，称为核篮（nuclear basket）。篮子在mRNA运输和染色质组织中发挥着重要作用。在酵母中，篮子的主要组成部分包括Nup1、Nup2、Nup60和Mlp1/Mlp2，而它们在哺乳动物中的对应物包括Nup153（Nup60的直系同源物）、Nup50（Nup2的直系同源物）和Tpr（Mlp1/2的直系同源物）。尽管不同Nup在观察到的篮状结构中的确切作用尚未明确定义，但这些结构已在原子力显微镜、电子显微镜和低温电子断层扫描研究中得到了观察。近日，加州大学圣地亚哥分校（UCSD）的Elizabeth Villa课题组在Cell期刊上发文「The molecular architecture of the nuclear basket」，利用细胞内低温电子断层扫描和亚断层扫描分析，观察真菌、哺乳动物和原生动物中NPC的结构变异和核篮。通过综合建模，发现酵母和哺乳动物的篮子模型中，核孔蛋白 (Nups) 的中心与Mlp/Tpr蛋白形成篮子的支柱，其非结构化末端可能作为mRNA预处理的停泊位点。尽管核篮在mRNA监视和染色质组织中起着关键作用，但其结构理解复杂，结构建模揭示了Mlp/Tpr蛋白在篮子形成中的作用。未来，使用深度学习方法识别停靠在篮状远端密度上的不同大分子，将扩大我们对篮状远端密度作用的理解。例如，在莱茵衣藻中，发现蛋白酶体与NPC的NR相关，这不仅巩固了篮子远端密度作为大分子对接位点的模型，还扩展了NPC在局部容纳蛋白酶体方面的作用，可能在确保进口蛋白质正确折叠方面发挥重要作用。未来的研究应进一步表征不同物种中NPC外环的变异性及其原因。分析表明，只有至少双重NR才能稳定篮子，这意味着存在与篮子稳定关联的NPC群体，以及篮子组件更动态关联或暂时招募的NPC群体。研究强调，核篮子在单个细胞内的NPC之间可以表现出显著的结构差异，但这种差异的功能原因目前尚不清楚。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.07.020
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