(節(jié)選)
北京大學生命科學院的呂全龍,蔣青,張傳茂在《2006科學發(fā)展報告》中撰寫文章“真核細胞核膜重建(裝配)研究的新進展”,對核膜重建過程和調(diào)控機理研究的新進展進行了綜述。
細胞核(cell nucleus)是真核生物細胞特有的細胞器。細胞核結(jié)構和成分的穩(wěn)定與嚴密調(diào)控下的細胞核動態(tài)變化對于細胞和生物個體生命的維持和延續(xù)至關重要,因此,研究核膜的結(jié)構和動態(tài)變化對于揭示人類衰老的秘密,對于遺傳疾病的治療等,具有重要的理論和實踐意義。
文章對核膜的結(jié)構和功能進行了介紹,指出了研究核膜重建的現(xiàn)狀和意義。過去的二、三十年間,人們陸續(xù)建立了體內(nèi)和體外兩套實驗研究體系,對核膜重建過程和機理進行研究。尤其是近年來,體外實驗研究體系的進一步發(fā)展,極大地促進了人們對于核膜重建的認識。
核膜重建過程可以簡單概括為膜泡和核孔復合體蛋白在染色質(zhì)表面募集、膜泡融合形成雙層核膜和核孔復合體裝配等幾個步驟。在此過程中,不僅涉及核膜和核孔復合體本身成分的募集和相互作用,還涉及到其它多種調(diào)節(jié)因子對這一過程進行嚴密調(diào)控。
(1)Ran調(diào)控核膜重建:Ran蛋白是原癌基因Ras家族中的一員,具有GTP酶活性。2000年以來,人們逐步認識到Ran對核膜重建起核心調(diào)控作用。雖然目前對Ran調(diào)控核膜裝配的分子機制還不清楚,但一般認為,在有絲分裂的末期,GDP結(jié)合形式的Ran(Ran-GDP)及其調(diào)節(jié)蛋白RCC1結(jié)合到染色質(zhì)上;在RCC1的作用下,轉(zhuǎn)換為Ran-GDP轉(zhuǎn)化為Ran-GTP;在其另一個調(diào)節(jié)蛋白RanGAP的協(xié)助下,Ran通過水解其GTP分子,調(diào)控核膜重建過程。進一步研究發(fā)現(xiàn),Ran調(diào)控核膜重建過程需要importin β的參與。
(2)Nup蛋白參與核膜重建:Nup蛋白是核孔復合體的結(jié)構蛋白,一般認為,每種Nup蛋白至少有8份拷貝,參與構建八面對稱的核孔復合體結(jié)構。已有研究發(fā)現(xiàn),有多種Nup蛋白參與了核膜的重建過程。體內(nèi)和體外研究表明,去除了Nup107-160蛋白復合體,裝配的核膜不具有核孔復合體,說明Nup107-160蛋白復合體是核孔復合體裝配所必需的。
(3)核纖層蛋白(lamin)參與核膜重建:在核膜的裝配過程中,核纖層也要重新裝配。關于核纖層的裝配與核膜裝配的關系一直沒有一個明確的結(jié)論。研究表明,不同的lamin以不同的方式裝配核纖層。(摘自中國科學院“科學發(fā)展報告”課題組撰寫的《2007科學發(fā)展報告》)
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