16.5: 원자력 수출

핵은 내부의 여러 단백질을 제한하고 다른 단백질은 통과하도록 허용합니다. 제한된 단백질은 핵 보유 서열(NRS)을 갖고 있어 이를 핵 라민에 고정시키고 세포질로의 이동을 방지합니다. 제한되지 않은 단백질은 합성된 후 핵 수출 신호 또는 NES의 도움을 받아 세포질이나 기타 소기관과 같은 작용 부위로 운반됩니다.

NES에는 세 가지 유형이 있습니다. 표준 10잔기 긴 류신이 풍부한 신호와 이핵 리보핵단백질 또는 hnRNP에서 발견되는 M9 및 KNS 신호와 같은 기타 비정규 NES입니다. 류신이 풍부한 NES는 폴리펩티드의 N 말단에 존재하며 작은 극성 잔기가 산재된 류신 및 이소류신 잔기가 뻗어 있는 것이 특징입니다. M9 신호 서열은 38개 잔기 길이로 hnRNP A1의 C 말단 도메인에 존재합니다. M9 신호 서열은 온도에 민감한 방식으로 핵을 가로질러 단백질과 단백질 결합 mRNA를 양방향으로 운반합니다. M9 수출 신호는 핵 제한 단백질이라도 고온에서는 세포질로 이동하고 저온에서는 핵 내부로 제한할 수 있습니다. 세 번째 비표준 NES는 hnRNP K에서 발견되는 24개 아미노산 길이의 KNS 신호입니다. M9와 마찬가지로 KNS 신호는 단백질과 RNA의 양방향 핵 밀매를 촉진합니다.

특정 원자력 수출업체는 이러한 NES를 각각 인정합니다. 예를 들어, 엑스포틴 1이라고도 불리는 염색체 영역 유지 1(CRM1)과 같은 핵 수출자는 류신이 풍부한 신호 서열이 있는 화물을 인식하고 수출합니다. 화물 수출 중에 Ran-GTP는 CRM1에 바인딩되어 CRM1-RanGTP 복합체를 형성합니다. 이는 CRM1과 화물 상호작용 및 삼량체 수출 복합체의 형성을 가능하게 합니다. 그런 다음 화물-수출자-RanGTP 복합체는 핵 기공 복합체 또는 NPC의 세포질 원섬유에 있는 뉴클레오포린과 상호 작용하여 핵을 가로질러 이동합니다. NPC의 Nup358-RanBP 복합체는 Ran GTP를 GDP 가수분해로 가속화하여 수출 복합체를 분해하고 세포질에 화물을 방출합니다. CRM1과 RanGDP는 여러 차례의 화물 수출을 위해 핵으로 다시 재활용됩니다.

원자력 수출은 화물 단백질에서 핵 수출 신호 또는 NES를 인식하는 것을 포함합니다.

NES는 고전적인 10-잔기 류신이 풍부한 신호, 38-잔기 M9 신호 및 24-잔기 KNS 신호의 세 가지 유형이 있습니다.

NES는 핵막의 핵공 복합체 또는 NPC를 통해 화물을 운반하는 특수 핵 수송 수용체에 의해 인식됩니다. 핵을 가로지르는 단백질 수송은 작은 GTPase Ran에 결합하는 수용체에 따라 달라집니다.

단백질 내보내기 수용체— exportin 1은 Ran-GTP와 복합체를 형성하고 구조적 변화를 겪습니다. 그런 다음 Exportin-Ran-GTP는 화물을 바인딩하여 3인 단지를 형성합니다.

exportin-Ran-GTP-cargo complex는 FG와 상호 작용하여 NPC를 통해 셔틀하고 내부 라이닝에서 반복되며 NPC의 젤 같은 선택적 장벽을 파괴하여 세포질로 확산됩니다.

NPC의 세포질 원섬유에 존재하는 Ran-GAP이라는 GTPase 활성화 단백질은 Ran-GTP에서 Ran-GDP로의 가수분해를 시작합니다. Ran-GDP는 수출의 구조적 변화를 유도합니다.1 이는 화물에 대한 결합을 약화시키고 복합체는 분해됩니다.

수용체가 세포질의 단백질을 방출한 후, exportin 1 및 Ran-GDP는 후속 핵 수출을 위해 핵으로 다시 이동합니다.

• Nuclear Export Signal (NES) - Signals on proteins specifying their export out of the nucleus.
• CRM1 (Exportin 1) - A nuclear exporter recognizing leucine-rich NES and exports cargo.
• Ran-GTP - GTP-bound form of Ran assisting the nuclear export process.
• Nuclear Pore Complex (NPC) - Nuclear structure facilitating nuclear export and import.
• Nuclear Retention Sequence (NRS) – Anchors specific proteins inside the nucleus and prevents their export.

• Define NES – Understand its role in protein transport (e.g., nuclear export signal).
• Contrast M9 and Leucine-rich NES – Recognize their differences and applications (e.g., hnRNPs).
• Explore CRM1 – Know its function in recognizing NES and cargo export (e.g., CRM1 nuclear export).
• Explain Ran-GTP's role – Brief on Ran-GTP in trimeric export complex formation.
• Apply knowledge in context – Understand how NRS prevents certain protein movements.

• What is a nuclear export signal and how does it regulate protein transport?
• What is the role of CRM1 in cargo export?
• How can Ran-GTP enhance the formation of export complexes?

• Students – Understand how NES supports protein transport mechanism
• Educators – Provides a clear framework for teaching about protein transport and its regulation
• Researchers – Important for studying nuclear protein transport and cellular functions
• Science Enthusiasts – Offers insights into complex cellular machinery and its working