医学细胞生物学第08章细胞核nucleus与.ppt

第八章 细胞核(nucleus)与 染色体(chromosome) 第一节 核被膜与核孔复合体 ●核被膜 ●核孔复合体（nuclear pore complex,NPC） 核被膜 ●结构组成 ●核被膜的功能 ●核被膜在细胞有丝分裂过程中有规律地解体与重建 结构组成 ◆外核膜（outer nuclear membrane），附有核糖体颗粒 ?内核膜（inner nuclear membrane），有特有的蛋白 成份（如核纤层蛋白B受体） ◆核纤层（nuclear lamina） ◆核周间隙（perinuclear space） ?核孔（nuclear pore） 核被膜的功能 ?构成核、质之间的天然选择性屏障 ?避免生命活动的彼此干扰 ?保护DNA不受细胞骨架运动 所产生的机械力的损伤 ?核质之间的物质交换与信息交流 核被膜在细胞在有丝分裂中有规律地解体与重建 ?新核膜来自旧核膜 ?核被膜的去组装是非随机的，具有 区域特异性（domain-specific）。 ?以非洲爪蟾卵提取物为基础的非细胞 核装配体系提供了实验模型 ◆核被膜的解体与重建的动态变化受细 胞周期调控因子的调节，调节作用可 能与核纤层蛋白、核孔复合体蛋白的 磷酸化与去磷酸化修饰有关。 核孔复合体（nuclear pore complex,NPC） ●结构模型 ●核孔复合体成份的研究 ●核孔复合体的功能： 结构模型 ?胞质环（cytoplasmic ring），外环 ?核质环（nuclear ring），内环 ?辐（spoke） ?柱状亚单位（column subunit） ?腔内亚单位(luminal subunit) ?环带亚单位（annular subunit） ?中央栓（central plug）：transporter 核孔复合体成份的研究 核孔复合体主要由蛋白质构成，其总相对分子 质量约为125×106，推测可能含有100余种不同的多 肽，共1 000多个蛋白质分子。 ? gp210：结构性跨膜蛋白 ? p62：功能性的核孔复合体蛋白，具有两个功能结构域 已知的脊椎动物核孔复合体的蛋白成份简表 gp210：结构性跨膜蛋白 ?介导核孔复合体与核被膜的连接，将核孔复合体 锚定在“孔膜区”，从而为核孔复合体装配提供一 个起始位点 ?在内、外核膜融合形成核孔中起重要作用 ?在核孔复合体的核质交换功能活动中起一定作用 p62：功能性的核孔复合体蛋白，具有两个功能结构域 ?疏水性N端区：可能在核孔复合体 功能活动中直接参与核质交换 ?C端区：可能通过与其它核孔复合体 蛋白相互作用，从而将p62分子稳定到 核孔复合体上，为其N端进行核质交换 活动提供支持。 核孔复合体的功能 ?核质交换的双向性亲水通道 核孔复合体物质运输功能示意图 爪蟾卵母细胞核质蛋白注射实验 ?通过核孔复合体的主动运输 ?亲核蛋白与核定位信号 ?亲核蛋白入核转运的步骤 ?转录产物RNA的核输出 通过核孔复合体物质运输的功能示意图（引自B.Talcott等，1999） （a）自由扩散；（b）协助扩散；（c）信号介导的核输入；（d） 信号介导的核输出。 通过核孔复合体的主动运输 生物大分子的核质分配主要是通过核孔复合体的 主动运输完成的，具有高度的选择性，并且是双向的。 选择性表现在以下三个方面： ?对运输颗粒大小的限制：有效功能直径可被 调节约10～20nm，甚至可达26nm， ?主动运输是一个信号识别与载体介导的过程， 需要消耗能量，并表现出饱和动力学特征 ?主动运输具有双向性，即核输入与核输出 亲核蛋白与核定位信号 ?亲核蛋白（karyophilic protein） 在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥功能的 一类蛋白质 ?核质蛋白（nucleoplasmin）的入核转运 ?核定位信号 (nuclear localization signal，NLS) ?NLS是存在于亲核蛋白内的一些短的氨基酸序列片段， 富含碱性氨基酸残基，如Lys、Arg，此外还常含有Pro。 ?NLS的氨基酸残基片段可以是一段连续的序列（T抗原），也可 以分成两段，两段之间间隔约10个氨基酸残基（核质蛋白）。 ?NLS序列可存在于亲核蛋白的不同部位，在指导完成核输入后并