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単一セグメントおよび二重セグメントの NLS: これらの謎の配列はどのように異なるのでしょうか? 識別できますか?
生命の細胞機構において、核局在シグナル (NLS) は重要な役割を果たします。シグナルは、核への輸送のためにタンパク質にタグを付けるアミノ酸の配列です。通常、NLS は、正に荷電したリジンまたはアルギニン残基が露出した 1 つ以上の短い配列で構成されます。異なる核局在タンパク質が同じ NLS を持っている場合もありますが、その機能と構造は異なります。
これらの神秘的な配列は、タンパク質が核に進入してその機能を実行できるようにするため、細胞内の輸送機構にとって極めて重要です。
NLS の種類
NLS は、典型的なタイプと非典型的な 2 つのタイプに分類できます。典型的なタイプは、シングルチップ NLS とデュアルチップ NLS に分類できます。
典型的な NLS
モノリシック NLS には、比較的単一の変化を持つ、正に荷電したアミノ酸のセットが 1 つだけ含まれています。ツーピース NLS には 2 セットの基本アミノ酸配列が含まれており、中央に比較的短いスペーサー配列が挿入されています。最初に発見された NLS は、サブウイルス SV40 ラージ T 抗原 PKKKRKV 内の配列であり、典型的なモノリシック NLS です。
核タンパク質の移入プロセスは長い間研究されてきましたが、最初の実験結果は、カエルの卵母細胞への細胞質からの微量注入後に精製された核タンパク質が核内に蓄積することを示したジョン・グールデンの研究から得られました。
非定型 NLS
非定型型の NLS の中には、hnRNP A1 の酸性 M9 ドメインや酵母転写リプレッサー Matα2 の配列 KIPIK など、多くのユニークな例が見られます。これらの NLS は一般にインポーチン α 様タンパク質に依存せず、代わりに特定のレセプトに直接結合するため、細胞輸送においてユニークなものとなっています。
NLS の発見
核膜の存在は、細胞質内の活動による干渉から DNA を保護するため、真核細胞の特性にとって重要です。最初の NLS 研究はグールデンの発見によって引き起こされ、その後の研究により、核タンパク質移入の異なるメカニズムが徐々に明らかになりました。初期の知識は、核タンパク質が核孔を通って核に自由に侵入できるという考えに限られていましたが、この結論は後に誤りであることが判明しました。
1982 年までに、Eve Dingwall と Margaret Laski は、核細胞質タンパク質を使用して、核移行のための特殊なシグナルの存在を実証し、これがその後の NLS の研究に直接つながりました。
核輸入のメカニズム
タンパク質が核に入るプロセスには、核膜の内層と外層の間の共同作業が関係します。 2つの膜は複数の場所で接続されてチャネルを形成し、細胞質と核質の間で物質を輸送することが可能になります。タンパク質が核膜孔複合体 (NPC) を通過すると、タンパク質はインポートプロセスの鍵となるプロセスであるインポーチンに結合します。
Ran-GTP はインポーチン - タンパク質複合体に結合し、これによりインポーチンはタンパク質に対する親和性を解除し、タンパク質を核内に放出します。一方、Ran-GTP/インポーチン複合体は核の外側に戻ります。このプロセスのサイクルをさらに維持するために。
考えるための質問
細胞の活動と機能におけるこれらの核局在化シグナルの役割は、NLS の応用が将来、遺伝子治療や低分子医薬品の設計にどのような変化をもたらすかについて考えることを促します。
