• Небольшие последовательности аминокислот богатые лейцином, представляют собой наиболее распространенные сигналы ядерного экспорта
• Рецептор ядерного экспорта связывает в ядре белки, которые содержат сигналы ядерного экспорта (NES), и транспортирует их в цитоплазму
Некоторые белки образуются в цитоплазме и транспортируются в ядро, а затем выходят из ядра. Многие такие белки-челноки (шаттлы) представляют собой факторы транскрипции, активность которых контролируется их местонахождением. Некоторые белки постоянно перемещаются из ядра в цитоплазму. Этот процесс обозначают как ядерно-цитоплазматическая циркуляция белков. Циркулирующие белки содержат не только NLS, направляющий их в ядро, но также сигнал выхода из ядра, который называется сигнал ядерного экспорта (NES).
Общие закономерности экспорта ядерных белков такие же, как и для их импорта. Однако существуют важные различия в способах регуляции процесса, которые мы обсудим ниже.
NES были обнаружены при изучении размножения вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) в инфицированных клетках. ВИЧ представляет собой РНК-й вирус, и часть вирусной РНК, образующейся в ядре, выходит в цитоплазму для трансляции и упаковки в новые вирионы. Небольшой вирусный белок, называемый Rev, поступает в ядро инфицированной клетки, где специфически связывается с РНК вируса. Комплекс РНК-Rev выходит из ядра в цитоплазму, где РНК отделяется, a Rev опять транспортируется в ядро и выполняет повторный цикл экспорта РНК Белок Rev содержит информацию об импорте в форме классического NLS, и отдельно информацию об экспорте (NES).
NES были обнаружены при исследовании мутантов Rev, которые не поддерживали репликацию вируса. Сравнение мутанта и дикого типа Rev показало, что для экспорта необходима короткая последовательность из десяти аминокислот, содержащая четыре лейциновых остатка, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Нарушение этого расположения объясняет утрату функции у мутанта Rev. Аналогичные богатые лейцином последовательности встречаются во многих клеточных белках, которые циркулируют между ядром и цитоплазмой. На рисунке ниже представлены некоторые примеры NES.
Эти последовательности относятся к «классическим» NES, которые необходимы и достаточны для обеспечения экспорта белков из ядра.
NES присутствует на многих белках, которые не поступают в ядро. Некоторые из этих белков содержат NES, чтобы обеспечить свою внеядерную локализацию. У большинства клеток при делении ядерная оболочка распадается и в конце митоза вокруг каждого набора хромосом образуется снова. При этом в ядро могут попадать неядерные белки. После сборки ядерной оболочки NES на этих белках могут обеспечивать их быстрый экспорт.
Если белок, содержащий NES, входит в ядро, он узнается рецептором сигнала ядерного экспорта, экспортном, который является представителем семейства кариоферинов. Основной экспортин, обнаруженный во всех клетках, представлен белком Crml. Комплекс белок-экспортин мигрирует из ядра в цитоплазму через канал ядерной поры. В цитоплазме карго высвобождается. Затем экспортин опять входит в ядро, и цикл экспорта повторяется.
Лептомицин представляет собой природный продукт, выделенный из грибов, который подавляет функции белка Rev и размножение ВИЧ. Лептомицин блокирует ядерный экспорт Rev за счет ковалентного взаимодействия с Crml и нарушения его способности связываться с NES. Поскольку лептомицин блокирует весь ядерный экспорт, зависимый от классического NES, он токсичен для клеток, что препятствует его применению в качестве лекарственного препарата. Однако вещество широко используется в экспериментальных исследованиях для выяснения роли классических NES в экспорте белков.
Наряду с Crml, в экспорте белков участвуют также другие кариоферины. В качестве примера приведем импортин а, который поступает в ядро вместе с транспортируемым белком и импортином |3, а затем должен быть экспортирован, чтобы функционировать в последующих циклах импорта. Специальный экспортин, называемый CAS, связывает импортен а и направляет его назад, в цитоплазму. Некоторые РНК, которые экспортируются из ядра, служат в качестве карго для различных экспортинов.
Некоторые белки, например Rev ВИЧ, постоянно циркулируют между ядром и цитоплазмой.
Для простоты не показаны остальные белки, участвующие в транспорте.
Для некоторых хорошо изученных последовательностей сигналов ядерного экспорта характерно высокое содержание лейцина.
Вместо лейцина там могут находиться другие гидрофобные аминокислоты, например изолейцин и валин.
