Nuclear Import Receptor

Nuclear import receptor는 karyopherin 단백질 계열에 속하는 soluble cytosolic 단백질로, NLS를 인식하고 cargo를 핵으로 수송한다. Fig 12-58. 핵 수입 receptor들. (A) 서로 다른 nuclear import receptor들이 서로 다른 NLS를 인식하여 서로 다른 cargo 단백질을 수송한다. (B) Cargo 단백질 4는 adaptor 단백질을 통해 import receptor에 결합한다. Adaptor는 nuclear import receptor와 구조적으로 유사하며 cargo의 NLS를 인식하고, adaptor 자신도 import receptor에 결합하는 NLS를 포함한다 (cargo가 결합될 때만 NLS가 노출됨).

기능

• NLS 인식: Cargo 단백질의 NLS에 직접 결합하거나, adaptor 단백질을 통해 간접적으로 결합
• FG repeat 결합: 표면에 여러 저친화력 FG repeat 결합 부위를 보유하여 NPC의 cytosolic fibrils에 모집되고, NPC 내부의 FG repeat mesh를 국소적으로 녹여 확산을 가속화
• Cargo 해리: 핵 안에서 Ran-GTP이 결합하면 구조 변화로 cargo를 해리
• 재순환: Cargo를 핵에 방출 후 Ran-GTP와 함께 세포질로 되돌아가고, Ran GAP에 의해 Ran-GDP로 전환되면 Ran이 해리되어 receptor 재사용 가능

Adaptor 단백질

일부 cargo는 NLS가 import receptor에 직접 결합하지 않아 adaptor 단백질이 필요하다. Adaptor들은 구조적으로 nuclear import receptor와 유사하며:

• Cargo의 NLS를 인식하는 부위를 가짐
• Cargo를 결합할 때만 노출되는 자체 NLS를 가져 import receptor에 결합

Karyopherin 계열

효모에 14개, 동물 세포에는 더 많은 karyopherin 유전자가 존재한다. 각 import receptor는 특정 NLS를 가진 cargo 단백질 군을 수송한다. 다양한 import receptor와 adaptor의 조합으로 광범위한 핵 단백질 수송이 가능하다.

Import 메커니즘의 중요한 특성

• Import receptor는 단순히 확산을 가속할 뿐이며 확산 방향 자체를 결정하지 않음
• 방향성은 핵 안에서만 cargo가 해리되는 Ran-GTP cycle에 의해 확보됨
• 단백질이 완전히 접힌 상태로, 심지어 대형 multiprotein 복합체도 수입 가능 (ER/미토콘드리아의 경우 unfolding 필요한 것과 대비됨)