Eine Zelle, setzt alles daran, um ihren Zellkern, wo wertvolle genetische Informatioen gespeichert sind, zu schützen. Dazu gehören die Steuerung der Bewegung der Moleküle unter der Verwendung von Gateways, genannt Kernporenkomplexe (NPC).
Jetzt haben Forscher an der Rockefeller University, Albert Einstein College of Medicine, und dem New York Structural Biology Center den molekularen Mechanismus, der die Geschwindigkeit des Transportes großer Moleküle regelt, durch den NPC identifiziert.
Wissenschaftler wurden auf diese Funktion aufmerksam, da bei vielen Krankheiten Funktionsstörungen beim Kerntransport auftreten. Dazu zählen auch schwere Erkrankungen wie Krebs und Entwicklungsstörgen, die damit in Verbindung gebracht werden.
Während kleine Moleküle problemlos in und aus dem Kern transportiert werden können ist, der Transport von großen Molekülen wie Proteinen und RNA komplizierter und weniger gut.
Es war bereits bekannt, dass Proteine, Große Ladungen an so genannte Transportfaktoren binden und diese durch den NPC begleiten.
Ein Team um Michael P. Rout, Professor an der Rockefeller University und Leiter des Laboratoriums für Zell- und Strukturbiologie, und David Cowburn, Professor für Biochemie und der Physiologie und Biophysik an Albert Einstein College of Medicine, untersuchten die Prozesse, um zu erklären, welche Transportfaktoren für große Molekülen durch die NPC vorhanden sind. Der Prozess dauert nur wenige Millisekunden.
„Es ist wichtig zu verstehen, wie diese Transportfaktoren selektiv wählen und welche Ladung sie binden“, sagt Rout. „Aber es war nicht klar, wie ein solch spezifischer Prozess Moleküle so schnell durch den Kernporenkomplex bringen.“
Die Transportfaktoren und ihre Ladung müsse durch einen Selektivitätsfilter von Proteinen namens FG Nups gelangen. Diese Proteine bilden ein dichtes Netz, das in der Regel verhindert, dass große Moleküle durchkommen. Auch beeinflusst dies ihre Geschwindigkeit, denn sie werden mit wachsender Größe auch langsamer. Die ungeordnete Struktur der FG Bereiche ist entscheidend für die Transportgeschwindigkeit und ermöglicht damit ein rasches Be- und Entladen der Ladung der tragenden Transportfaktoren. „Wir beobachten, dass es eine minimale Schaffung einer statischen gut geordneten Struktur in komplexen FG Nups und Transportfaktoren gibt“, sagt Cowburn. „Unsere Beobachtungen ergeben, dass die Eigenschaften einer Interaktion in diesem Bereich, ein sehr wichtiger Teil der tatsächlichen, biologischen Funktion ist“, sagen die Forscher.
Das Team hofft, dass durch diese Entdeckung eine detaillierte Charakterisierungen der Kerntransportwege geschaffen werden kann und dies zu intensiveren Studien der NPCs Funktion führt.