インポーチンインポーチンの概要

Karyopherin subunit beta 1
識別子
略号	KPNB1
Entrez（英語版）	3837
HUGO	6400
OMIM	602738
RefSeq	NP_002256
UniProt	Q14974
他のデータ
遺伝子座	Chr. 17 q21.32
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Karyopherin subunit alpha 1
識別子
略号	KPNA1
Entrez（英語版）	3836
HUGO	6394
OMIM	600686
RefSeq	NP_002255
UniProt	P52294
他のデータ
遺伝子座	Chr. 3 q21.1
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インポーチンは2つのサブユニット、αとβから構成されている。インポーチンαは、核に輸送する対象となるタンパク質のNLSに結合する。一方インポーチンβは、インポーチンヘテロ二量体-輸送対象タンパク質複合体が核孔に結合するのを助ける。NLS-インポーチンα-インポーチンβ三量体は核内に移行し、GTP結合型Ran (Ran-GTP) に結合してから解離する^[2]。2つのインポーチンタンパク質は再利用のために細胞質へ送られる。

発見

インポーチンは、インポーチンα/βのヘテロ二量体、またはインポーチンβの単量体として存在する。インポーチンαは1994年にマックス・デルブリュック分子医学センター (Max Delbrück Center for Molecular Medicine) の Enno Hartmann を含むグループによって最初に単離された^[1]。すでに以前のレビューにおいてタンパク質の核内輸送の過程は記述されていたものの^[3]、この過程に関与する主要なタンパク質が明らかにされたのは初めてであった。インポーチンαは約 60 kDaの細胞質のタンパク質で、タンパク質の核内への輸送に必須であり、ツメガエル属 (Xenopus) の卵から精製されたSRP1pタンパク質と44%の配列同一性があった。クローニング、配列決定、そして大腸菌での発現が行われ、シグナル依存的な輸送の完全な再構成のためにはRan(TC4)とともに用いられる必要があった。研究では、他の主要な促進因子も発見された^[1]。

インポーチンβは、インポーチンαとは異なり酵母に直接的なホモログは存在しないが、90–95 kDaのタンパク質として精製され、多くの場合でインポーチンαとヘテロ二量体を形成することが判明した。このことを示した研究には Michael Rexach によって率いられた研究^[4]も含まれており、Dirk Görlich によってさらなる研究が行われた^[5]。彼らのグループは、インポーチンαが機能するにはインポーチンβが必要であり、共に核局在化シグナル受容体を形成して核内への輸送を可能にしていることを発見した。これらの1994年と1995年の初期の発見以降、IPO4（英語版）やIPO7（英語版）などの多くのインポーチン遺伝子が、その構造や分布の違いによって、わずかに異なる積み荷タンパク質の核内輸送を促進していることが判明した。

構造

インポーチンα

アダプタータンパク質であるインポーチンαの大部分は、直列に並んだいくつかのアルマジロリピートから構成されている。これらのリピート構造は積み重なって湾曲した構造を形成し、特定の積み荷タンパク質のNLSへの結合を促進する。NLSの主結合部位はN末端に存在し、副結合部位がC末端に存在する。アルマジロリピートに加えて、インポーチンαは90アミノ酸のN末端領域を含んでいる。この領域がインポーチンβへの結合を担い、IBB (importin-β binding domain) として知られている。また、この領域は自己阻害部位でもあり、インポーチンαが核へ到達した際に積み荷が解離する過程への関与が示唆されている^[6]。

インポーチンβ

インポーチンβは、カリオフェリンスーパーファミリーの典型的構造である。構造の基本は、18–20個のHEATモチーフの直列リピート構造である。リピート構造のそれぞれはターンで連結された逆平行のαヘリックスから構成され、それらが積み重なってタンパク質の全体構造が形成されている^[7]。

積み荷を核へ輸送するために、インポーチンβは核膜孔複合体と結合しなければならない。インポーチンβは、ヌクレオポリンのさまざまなF Gモチーフと弱い一時的結合を形成することでこれを行っている。X線結晶構造解析によって、これらのモチーフはインポーチンβの表面の浅い疎水的なポケットに結合することが示されている^[8]。

出典

^ ^a ^b ^c “Isolation of a protein that is essential for the first step of nuclear protein import”. Cell 79 (5): 767–78. (December 1994). doi:10.1016/0092-8674(94)90067-1. PMID 8001116.
^ “Nucleocytoplasmic transport: the soluble phase”. Annual Review of Biochemistry 67: 265–306. (1998). doi:10.1146/annurev.biochem.67.1.265. PMID 9759490.
^ “Nuclear protein localization”. Biochim. Biophys. Acta 1071 (1): 83–101. (March 1991). doi:10.1016/0304-4157(91)90013-m. PMID 2004116.
^ “Identification of a yeast karyopherin heterodimer that targets import substrate to mammalian nuclear pore complexes”. J. Biol. Chem. 270 (28): 16499–502. (July 1995). doi:10.1074/jbc.270.28.16499. PMID 7622450.
^ “Two different subunits of importin cooperate to recognize nuclear localization signals and bind them to the nuclear envelope”. Current Biology 5 (4): 383–92. (April 1995). doi:10.1016/s0960-9822(95)00079-0. PMID 7627554.
^ “Crystallographic analysis of the recognition of a nuclear localization signal by the nuclear import factor karyopherin alpha”. Cell 94 (2): 193–204. (July 1998). doi:10.1016/s0092-8674(00)81419-1. PMID 9695948.
^ “Structural basis for nuclear import complex dissociation by RanGTP”. Nature 435 (7042): 693–6. (June 2005). doi:10.1038/nature03578. PMID 15864302.
^ “Structural basis for the interaction between FxFG nucleoporin repeats and importin-beta in nuclear trafficking”. Cell 102 (1): 99–108. (July 2000). doi:10.1016/s0092-8674(00)00014-3. PMID 10929717.
^ ^a ^b ^c ^d “Regulating access to the genome: nucleocytoplasmic transport throughout the cell cycle”. Cell 112 (4): 441–51. (February 2003). doi:10.1016/s0092-8674(03)00082-5. PMID 12600309.
^ “Crossing the nuclear envelope: hierarchical regulation of nucleocytoplasmic transport”. Science 318 (5855): 1412–6. (November 2007). doi:10.1126/science.1142204. PMID 18048681.
^ “Truncated form of importin alpha identified in breast cancer cell inhibits nuclear import of p53”. The Journal of Biological Chemistry 275 (30): 23139–45. (July 2000). doi:10.1074/jbc.M909256199. PMID 10930427.
^ “Gene expression profiling of primary cutaneous melanoma and clinical outcome”. Journal of the National Cancer Institute 98 (7): 472–82. (April 2006). doi:10.1093/jnci/djj103. PMID 16595783.
^ Xu, Wei; Edwards, Megan R.; Borek, Dominika M.; Feagins, Alicia R.; Mittal, Anuradha; Alinger, Joshua B.; Berry, Kayla N.; Yen, Benjamin et al. (2014-08-13). “Ebola virus VP24 targets a unique NLS binding site on karyopherin alpha 5 to selectively compete with nuclear import of phosphorylated STAT1”. Cell Host & Microbe 16 (2): 187–200. doi:10.1016/j.chom.2014.07.008. ISSN 1934-6069. PMC 4188415. PMID 25121748.

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[Hartmann1994-1] “Isolation of a protein that is essential for the first step of nuclear protein import”. Cell 79 (5): 767–78. (December 1994). doi:10.1016/0092-8674(94)90067-1. PMID 8001116.

[Mattaj1998-2] “Nucleocytoplasmic transport: the soluble phase”. Annual Review of Biochemistry 67: 265–306. (1998). doi:10.1146/annurev.biochem.67.1.265. PMID 9759490.

[Garcia1991-3] “Nuclear protein localization”. Biochim. Biophys. Acta 1071 (1): 83–101. (March 1991). doi:10.1016/0304-4157(91)90013-m. PMID 2004116.

[Rexach1995-4] “Identification of a yeast karyopherin heterodimer that targets import substrate to mammalian nuclear pore complexes”. J. Biol. Chem. 270 (28): 16499–502. (July 1995). doi:10.1074/jbc.270.28.16499. PMID 7622450.

[Gorlich_1995-5] “Two different subunits of importin cooperate to recognize nuclear localization signals and bind them to the nuclear envelope”. Current Biology 5 (4): 383–92. (April 1995). doi:10.1016/s0960-9822(95)00079-0. PMID 7627554.

[Conti1998-6] “Crystallographic analysis of the recognition of a nuclear localization signal by the nuclear import factor karyopherin alpha”. Cell 94 (2): 193–204. (July 1998). doi:10.1016/s0092-8674(00)81419-1. PMID 9695948.

[Lee2005-7] “Structural basis for nuclear import complex dissociation by RanGTP”. Nature 435 (7042): 693–6. (June 2005). doi:10.1038/nature03578. PMID 15864302.

[Bayliss2000-8] “Structural basis for the interaction between FxFG nucleoporin repeats and importin-beta in nuclear trafficking”. Cell 102 (1): 99–108. (July 2000). doi:10.1016/s0092-8674(00)00014-3. PMID 10929717.

[Weis2003-9] “Regulating access to the genome: nucleocytoplasmic transport throughout the cell cycle”. Cell 112 (4): 441–51. (February 2003). doi:10.1016/s0092-8674(03)00082-5. PMID 12600309.

[Terry2007-10] “Crossing the nuclear envelope: hierarchical regulation of nucleocytoplasmic transport”. Science 318 (5855): 1412–6. (November 2007). doi:10.1126/science.1142204. PMID 18048681.

[Kim2000-11] “Truncated form of importin alpha identified in breast cancer cell inhibits nuclear import of p53”. The Journal of Biological Chemistry 275 (30): 23139–45. (July 2000). doi:10.1074/jbc.M909256199. PMID 10930427.

[Winnepenninckx2006-12] “Gene expression profiling of primary cutaneous melanoma and clinical outcome”. Journal of the National Cancer Institute 98 (7): 472–82. (April 2006). doi:10.1093/jnci/djj103. PMID 16595783.

[13] Xu, Wei; Edwards, Megan R.; Borek, Dominika M.; Feagins, Alicia R.; Mittal, Anuradha; Alinger, Joshua B.; Berry, Kayla N.; Yen, Benjamin et al. (2014-08-13). “Ebola virus VP24 targets a unique NLS binding site on karyopherin alpha 5 to selectively compete with nuclear import of phosphorylated STAT1”. Cell Host & Microbe 16 (2): 187–200. doi:10.1016/j.chom.2014.07.008. ISSN 1934-6069. PMC 4188415. PMID 25121748.

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インポーチン インポーチンの概要