Secuencia de localización nuclear
De Wikipedia, la enciclopedia libre
  (Redirigido desde la localización nuclear )
Saltar a navegación Saltar a búsqueda

Una señal o secuencia de localización nuclear ( NLS ) es una secuencia de aminoácidos que "marca" una proteína para importarla al núcleo celular mediante transporte nuclear . [1] Normalmente, esta señal consta de una o más secuencias cortas de lisinas o argininas cargadas positivamente expuestas en la superficie de la proteína. [1] Diferentes proteínas nucleares localizadas pueden compartir el mismo NLS. [1] Un NLS tiene la función opuesta de una señal de exportación nuclear (NES), que se dirige a las proteínas fuera del núcleo.

Tipos

Clásico

Estos tipos de NLS pueden clasificarse además como monopartitos o bipartitos. Las principales diferencias estructurales entre los dos son que los dos grupos de aminoácidos básicos en los NLS bipartitos están separados por una secuencia espaciadora relativamente corta (por lo tanto, bipartito - 2 partes), mientras que los NLS monopartitos no lo están. La primera NLS que se descubrió fue la secuencia PKKKRKV en el antígeno T grande de SV40 (una NLS monopartita). [2] El NLS de nucleoplasmina , KR [PAATKKAGQA] KKKK, es el prototipo de la señal bipartita ubicua: dos grupos de aminoácidos básicos, separados por un espaciador de aproximadamente 10 aminoácidos. [3] Ambas señales son reconocidas por importin α. Importin α contiene un NLS bipartito en sí mismo, que es específicamente reconocido por importin β . Este último puede considerarse el mediador de importación real.

Chelsky y col . propuso la secuencia de consenso KK / RXK / R para NLS monopartitas. [3] Una secuencia de Chelsky puede, por lo tanto, ser parte del grupo básico aguas abajo de un NLS bipartito. Makkah y col . llevaron a cabo mutagénesis comparativa en las señales de localización nuclear del antígeno T de SV40 (monopartito), C-myc (monopartito) y nucleoplasmina (bipartito), y mostraron características de aminoácidos comunes a los tres. El papel de los aminoácidos neutros y ácidos se demostró por primera vez en la contribución a la eficiencia del NLS. [4]

Rotello y col . compararon las eficiencias de localización nuclear de las NLS fusionadas con eGFP del antígeno T grande de SV40, nucleoplasmina (AVKRPAATKKAGQAKKKKLD), EGL-13 (MSRRRKANPTKLSENAKKLAKEVEN), c-Myc (PAAKRVKLD) y proteína TUS-liberación intracelular rápida (KLKIKRP). Encontraron una eficiencia de localización nuclear significativamente mayor de c-Myc NLS en comparación con la de SV40 NLS. [5]

No clásico

Hay muchos otros tipos de NLS, como el dominio M9 ácido de hnRNP A1, la secuencia KIPIK en el represor de la transcripción de levadura Matα2 y las señales complejas de U snRNP. La mayoría de estos NLS parecen ser reconocidos directamente por receptores específicos de la familia importina β sin la intervención de una proteína similar a la importina α. [6]

Una señal que parece ser específica para las proteínas ribosomales producidas y transportadas masivamente, [7] [8] parece venir con un conjunto especializado de receptores de importación nuclear de tipo β importina. [9]

Recientemente, se ha propuesto una clase de NLS conocida como PY-NLS, originalmente por Lee et al. [10] Este motivo PY-NLS, llamado así debido al emparejamiento de aminoácidos prolina - tirosina , permite que la proteína se una a la Importina β2 (también conocida como transportina o carioferina β2), que luego transloca la proteína de carga al núcleo. . Se ha determinado la base estructural para la unión de PY-NLS contenida en Importin β2 y se ha diseñado un inhibidor de importación. [11]

Descubrimiento

La presencia de la membrana nuclear que secuestra el ADN celular es la característica definitoria de las células eucariotas . La membrana nuclear, por lo tanto, separa los procesos nucleares de replicación del ADN y transcripción del ARN del proceso citoplasmático de producción de proteínas. Las proteínas necesarias en el núcleo deben dirigirse allí mediante algún mecanismo. El primer examen experimental directo de la capacidad de las proteínas nucleares para acumularse en el núcleo fue realizado por John Gurdon cuando demostró que las proteínas nucleares purificadas se acumulan en el núcleo de una rana ( Xenopus) ovocitos después de ser microinyectados en el citoplasma. Estos experimentos fueron parte de una serie que posteriormente condujo a estudios de reprogramación nuclear, directamente relevantes para la investigación con células madre.

La presencia de varios millones de complejos de poros en la membrana nuclear del ovocito y el hecho de que parecían admitir muchas moléculas diferentes (insulina, albúmina de suero bovino, nanopartículas de oro) llevó a pensar que los poros son canales abiertos y las proteínas nucleares entran libremente en el núcleo. a través del poro y debe acumularse uniéndose al ADN o algún otro componente nuclear. En otras palabras, se pensó que no existía un mecanismo de transporte específico.

Dingwall y Laskey demostraron que este punto de vista era incorrecto en 1982. Usando una proteína llamada nucleoplasmina, el arquetipo de ' chaperona molecular ', identificaron un dominio en la proteína que actúa como una señal para la entrada nuclear. [12] Este trabajo estimuló la investigación en el área, y dos años más tarde se identificó el primer NLS en el antígeno T grande de SV40(o SV40, para abreviar). Sin embargo, no se pudo identificar una NLS funcional en otra proteína nuclear simplemente sobre la base de la similitud con la NLS de SV40. De hecho, solo un pequeño porcentaje de proteínas nucleares celulares (no virales) contenían una secuencia similar a la del SV40 NLS. Un examen detallado de la nucleoplasmina identificó una secuencia con dos elementos formados por aminoácidos básicos separados por un brazo espaciador. Uno de estos elementos era similar al SV40 NLS pero no podía dirigir una proteína al núcleo celular cuando se unía a una proteína informadora no nuclear. Ambos elementos son obligatorios. [13] Este tipo de NLS se conoce como NLS clásico bipartito. Ahora se sabe que el NLS bipartito representa la clase principal de NLS que se encuentra en las proteínas nucleares celulares [14].y el análisis estructural ha revelado cómo la señal es reconocida por una proteína receptora ( importina α ) [15] (también se conoce la base estructural de algunas NLS monopartitas [16] ). Actualmente se conocen muchos de los detalles moleculares de la importación de proteínas nucleares. Esto fue posible gracias a la demostración de que la importación de proteínas nucleares es un proceso de dos pasos; la proteína nuclear se une al complejo de poros nucleares en un proceso que no requiere energía. A esto le sigue una translocación dependiente de la energía de la proteína nuclear a través del canal del complejo de poros. [17] [18]Al establecer la presencia de dos pasos distintos en el proceso, se estableció la posibilidad de identificar los factores involucrados y condujo a la identificación de la familia importina de receptores NLS y la GTPasa Ran .

Mecanismo de importación nuclear

Las proteínas ingresan al núcleo a través de la envoltura nuclear. La envoltura nuclear consta de membranas concéntricas, la externa y la interna. Las membranas interna y externa se conectan en múltiples sitios, formando canales entre el citoplasma y el nucleoplasma. Estos canales están ocupados por complejos de poros nucleares (NPC), estructuras multiproteínas complejas que median el transporte a través de la membrana nuclear.

Una proteína traducida con un NLS se unirá fuertemente a la importina (también conocida como carioferina ) y, juntos, el complejo se moverá a través del poro nuclear. En este punto, Ran-GTP se unirá al complejo importina-proteína, y su unión hará que la importina pierda afinidad por la proteína. La proteína se libera y ahora el complejo Ran-GTP / importina se moverá de regreso fuera del núcleo a través del poro nuclear. Una proteína activadora de GTPasa (GAP) en el citoplasma hidroliza Ran-GTP a GDP, y esto provoca un cambio conformacional en Ran, reduciendo finalmente su afinidad por la importina. Se libera importina y Ran-GDP se recicla de nuevo al núcleo donde se encuentra un factor de intercambio de nucleótidos de guanina. (GEF) intercambia su PIB por GTP.

Ver también

  • Una señal de exportación nuclear (NES) puede hacer que una proteína se exporte desde el núcleo.

Referencias

  1. ^ a b c Mahato, Ram I .; Smith, Louis C .; Rolland, Alain (1 de enero de 1999), Hall, Jeffrey C .; Dunlap, Jay C .; Friedmann, Theodore; Giannelli, Francesco (eds.), 4 - Pharmaceutical Perspectives of Nonviral Gene Therapy , Advances in Genetics, 41 , Academic Press, págs. 95-156, doi : 10.1016 / s0065-2660 (08) 60152-2 , ISBN 9780120176410, PMID  10494618 , consultado el 17 de diciembre de 2020
  2. ^ Kalderon D, Roberts BL, Richardson WD, Smith AE (1984). "Una secuencia de aminoácidos corta capaz de especificar la ubicación nuclear". Celular . 39 (3 Pt 2): 499–509. doi : 10.1016 / 0092-8674 (84) 90457-4 . PMID 6096007 . 
  3. ↑ a b Dingwall C, Robbins J, Dilworth SM, Roberts B, Richardson WD (septiembre de 1988). "La secuencia de localización nuclear de nucleoplasmina es más grande y más compleja que la del antígeno T grande de SV-40" . J. Cell Biol . 107 (3): 841–9. doi : 10.1083 / jcb.107.3.841 . PMC 2115281 . PMID 3417784 .  
  4. ^ Makkerh JP, Dingwall C, Laskey RA (agosto de 1996). "La mutagénesis comparativa de señales de localización nuclear revela la importancia de los aminoácidos neutros y ácidos" . Curr. Biol . 6 (8): 1025–7. doi : 10.1016 / S0960-9822 (02) 00648-6 . PMID 8805337 . 
  5. ↑ Ray M, Tang R, Jiang Z, Rotello VM (2015). "Seguimiento cuantitativo del tráfico de proteínas al núcleo mediante la entrega de proteínas citosólicas mediante nanocápsulas estabilizadas con nanopartículas" . Bioconjug. Chem. 26 (6): 1004–7. doi : 10.1021 / acs.bioconjchem.5b00141 . PMC 4743495 . PMID 26011555 .   
  6. ^ Mattaj IW, Englmeier L (1998). "Transporte nucleocitoplasmático: la fase soluble" . Annu Rev Biochem . 67 (1): 265-306. doi : 10.1146 / annurev.biochem.67.1.265 . PMID 9759490 . 
  7. ^ Timmers AC, Stuger R, Schaap PJ, van 't Riet J, Raué HA (junio de 1999). "Localización nuclear y nucleolar de las proteínas ribosomales S22 y S25 de Saccharomyces cerevisiae" . FEBS Lett . 452 (3): 335–40. doi : 10.1016 / S0014-5793 (99) 00669-9 . PMID 10386617 . 
  8. ^ Garrett RA, Douthwate SR, Matheson AT, Moore PB, Noller HF (2000). El ribosoma: estructura, función, antibióticos e interacciones celulares . Prensa ASM. ISBN 978-1-55581-184-6.
  9. ^ Rout MP, Blobel G, Aitchison JD (mayo de 1997). "Una vía de importación nuclear distinta utilizada por proteínas ribosomales" . Celular . 89 (5): 715-25. doi : 10.1016 / S0092-8674 (00) 80254-8 . PMID 9182759 . 
  10. ^ Lee BJ, Cansizoglu AE, Süel KE, Louis TH, Zhang Z, Chook YM (agosto de 2006). "Reglas para el reconocimiento de secuencia de localización nuclear por karyopherin beta 2" . Celular . 126 (3): 543–58. doi : 10.1016 / j.cell.2006.05.049 . PMC 3442361 . PMID 16901787 .  
  11. ^ Cansizoglu AE, Lee BJ, Zhang ZC, Fontoura BM, Chook YM (mayo de 2007). "Diseño basado en la estructura de un inhibidor de importación nuclear específico de la vía" . Naturaleza Biología Molecular y Estructural . 14 (5): 452–4. doi : 10.1038 / nsmb1229 . PMC 3437620 . PMID 17435768 .  
  12. ^ Dingwall C, Sharnick SV, Laskey RA (septiembre de 1982). "Un dominio polipeptídico que especifica la migración de nucleoplasmina al núcleo". Celular . 30 (2): 449–58. doi : 10.1016 / 0092-8674 (82) 90242-2 . PMID 6814762 . 
  13. ^ Dingwall C, Laskey RA (diciembre de 1991). "Secuencias de focalización nuclear - ¿un consenso?". Tendencias en Ciencias Bioquímicas . 16 (12): 478–81. doi : 10.1016 / 0968-0004 (91) 90184-W . PMID 1664152 . 
  14. ^ Yanagawa, Hiroshi; Tomita, Masaru; Miyamoto-Sato, Etsuko; Takashima, Hideaki; Matsumura, Nobutaka; Hasebe, Masako; Kosugi, Shunichi (2 de enero de 2009). "Seis clases de señales de localización nuclear específicas para diferentes ranuras de unión de Importin α" . Revista de Química Biológica . 284 (1): 478–485. doi : 10.1074 / jbc.M807017200 . ISSN 0021-9258 . PMID 19001369 .  
  15. ^ Conti E, Kuriyan J (marzo de 2000). "Análisis cristalográfico del reconocimiento específico pero versátil de distintas señales de localización nuclear por karyopherin alfa" . Estructura . 8 (3): 329–38. doi : 10.1016 / s0969-2126 (00) 00107-6 . PMID 10745017 . 
  16. ^ Conti E, Uy M, Leighton L, Blobel G, Kuriyan J (julio de 1998). "Análisis cristalográfico del reconocimiento de una señal de localización nuclear por el factor de importación nuclear karyopherin alpha" . Celular . 94 (2): 193-204. doi : 10.1016 / S0092-8674 (00) 81419-1 . PMID 9695948 . 
  17. ^ Dingwall C, Robbins J, Dilworth SM, Roberts B, Richardson WD (septiembre de 1988). "La secuencia de localización nuclear de nucleoplasmina es más grande y más compleja que la del antígeno T grande de SV-40" . The Journal of Cell Biology . 107 (3): 841–9. doi : 10.1083 / jcb.107.3.841 . PMC 2115281 . PMID 3417784 .  
  18. ^ Newmeyer DD, Forbes DJ (marzo de 1988). "La importación nuclear se puede separar en distintos pasos in vitro: unión y translocación de poros nucleares". Celular . 52 (5): 641–53. doi : 10.1016 / 0092-8674 (88) 90402-3 . PMID 3345567 . 

Otras lecturas

  • Görlich D (junio de 1997). "Importación de proteínas nucleares". Opinión actual en biología celular . 9 (3): 412–9. doi : 10.1016 / S0955-0674 (97) 80015-4 . hdl : 11858 / 00-001M-0000-002D-1CC5-E . PMID  9159081 .
  • Lusk CP, Blobel G, King MC (mayo de 2007). "Carretera a la membrana nuclear interior: reglas para la carretera". Nature Reviews Biología celular molecular . 8 (5): 414-20. doi : 10.1038 / nrm2165 . PMID  17440484 .

enlaces externos

  • Clase de motivo de recurso de motivo lineal eucariota TRG_NLS_Bipartite_1
  • Motivo lineal eucariota clase de motivo de recurso TRG_NLS_MonoCore_2
  • Motivo lineal eucariota clase de motivo de recurso TRG_NLS_MonoExtC_3
  • Motivo lineal eucariota clase de motivo de recurso TRG_NLS_MonoExtC_4
Obtenido de " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Nuclear_localization_sequence&oldid=1032231352 "
Contribute a better translation