インポーチン

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出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/02/21 09:29 UTC 版)

タンパク質の核内輸送のサイクル

インポーチンの主要な機能は、核局在化シグナル (NLS) を有するタンパク質が核膜孔複合体を通って核内へ移行するのを媒介することであり、この過程は nuclear protein import cycle (核タンパク質輸送サイクル) として知られる。

積み荷の結合

このサイクルの最初のステップは積み荷 (cargo) の結合である。単量体のインポーチンβもこの機能を果たすことができるが、通常はインポーチンαを必要とする。インポーチンαはNLSと相互作用し、積み荷タンパク質に対するアダプターとして機能する。NLSは核へ向かう積み荷としてタンパク質をタグ付けする塩基性アミノ酸配列である。積み荷タンパク質はこれらのモチーフを1つか2つ含んでおり、インポーチンα主結合部位と副結合部位に結合する。^[9]

核タンパク質輸送サイクルの概観

積み荷の輸送

いったん積み荷タンパク質が結合すると、インポーチンβは核膜孔複合体と相互作用し、複合体は細胞質から核へ拡散する。拡散の速度は、細胞質に存在するインポーチンαの濃度とインポーチンαの積み荷への結合親和性の双方に依存する。核の内部へ移動すると、複合体はRasファミリーのGTPアーゼであるRan-GTPと相互作用する。これによってインポーチンβのコンフォメーションが変化し、複合体はインポーチンβ/Ran-GTPとインポーチンα/積み荷タンパク質へと解離する。インポーチンβはRan-GTPと結合したまま、再生の過程へと入る^[9]。

積み荷の解離

続いて、インポーチンβから解離したインポーチンα/積み荷タンパク質複合体から、積み荷タンパク質が核内へ放出される。インポーチンαのN末端のIBBドメインは、NLSモチーフを擬態する自己調節領域を含んでいる。インポーチンβの解離によってこの領域は自由になり、NLS主結合部位において積み荷タンパク質のNLSと競合するようになる。この競合がタンパク質の解離を引き起こす。一部の場合では、Nup2やNup50といった特定の解離因子が積み荷の解離を助けるために利用されることもある^[9]。

再生

最後に、インポーチンαが細胞質へ戻るためには、核からの排出を助けるRan-GTP/CAS（英語版）複合体と結合しなければならない。CAS (cellular apoptosis susceptibility protein) はインポーチンβスーパーファミリーのカリオフェリンで、核外輸送因子として定義される。インポーチンβはRan-GTPと結合したまま細胞質へ戻る。細胞質では、Ran-GTPはRanGAPによって加水分解されてRan-GDPとなり、インポーチンαとインポーチンβが解離して更なる活動に利用される。全体としては、GTPの加水分解がこのサイクルのエネルギー源となっている。核内ではGEFがRanにGTP分子を結合させ、細胞質ではGAPによって加水分解される。このRanの活性によって、タンパク質の一方向の輸送が可能になっている^[9]。

出典

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