核孔复合物 (NpC) 是作为分子进出细胞核的通道的多蛋白复合物。 鉴于它们在基因表达、生长和发育中的核心作用，NpC 缺陷与许多疾病（如病毒感染、癌症和某些神经退行性疾病）有关，因此核转运成为了一些疾病的治疗靶标。
波士顿大学医学院(BUSM)的研究人员利用快速骤降冷冻和电子显微镜，配合计算方法，制作了酵母NpC的综合模型，揭示了其核心支架的相互连接的结构。这项工作提供了两种构型的分子模型：一种更容易在孤立样品中研究，以提供对径向紧凑形式的更详细概述。另一个是活酵母细胞中的扩展形式，这种“原位”形式目前以较低的细节水平进行可视化。
“这项研究极大地扩展了我们从啤酒酵母中对NpC结构的理解，啤酒酵母是一种模型生物，用于研究含有细胞核的细胞生物学，因此在多个层面上为这个运输机器的功能提供了新的见解，”通讯作者Christopher W. Akey博士解释道，他是BUSM生理学和生物物理学教授。
研究人员表示，这个模型将更好地理解这些大型通道是如何聚集的，以及它们如何通过扩大中央通道来伸缩和适应运输变化。
“此外，我们首次在同一个细胞中观察到了多种类型的 NpC，这反映了该组件具有类似乐高积木的能力，可以使用可互换的零件在核侧修改其结构。这种适应性可能在剪裁中发挥作用这些机器在细胞核外围的不同局部环境中的功能，”Akey 说。
研究人员认为，这些发现为研究病毒如何篡夺这一重要途径感染细胞并改变其生理机能导致疾病奠定了基础。
该项目的合作者包括来自洛克菲勒大学的Michael Rout博士和Javier Fernandez-Martinez博士;贝勒医学院的Steve Ludtke博士和加州大学圣地亚哥分校的Elizabeth Villa博士。
这些发现发表在《细胞》杂志的网络版上。
资金由美国国立卫生研究院、皮尤学者计划和斯托尔斯医学研究所提供。
Journal Reference:
Christopher W. Akey, Digvijay Singh, Christna Ouch, Ignacia Echeverria, Ilona Nudelman, Joseph M. Varberg, Zulin Yu, Fei Fang, Yi Shi, Junjie Wang, Daniel Salzberg, Kangkang Song, Chen Xu, James C. Gumbart, Sergey Suslov, Jay Unruh, Sue L. Jaspersen, Brian T. Chait, Andrej Sali, Javier Fernandez-Martinez, Steven J. Ludtke, Elizabeth Villa, Michael p. Rout. Comprehensive structure and functional adaptations of the yeast nuclear pore complex. Cell, Jan. 3, 2022; DOI: 10.1016/j.cell.2021.12.015