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生物化学细胞核主要版本 第1页/共57页 2 第一节 核被膜与核孔复合体 核被膜(nuclear envelope) 核孔复合体（nuclear pore complex,NPC） 第2页/共57页 3 核被膜 电镜下，核被膜由内外两层平行但不连续的单位膜构成。 结构组成： 外核膜（outer nuclear membrane），附有核糖体颗粒，常与rER相通连。 内核膜（inner nuclear membrane），有特有的蛋白成份（如核纤层蛋白B受体），内核膜的内表面有一层网络状纤维蛋白质，即核纤层（nuclear lamina），可支持核膜。 核周间隙（perinuclear space） 核孔（nuclear pore）和核孔复合体 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 核被膜在细胞有丝分裂过程中有规律地解体与重建 第3页/共57页 4 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。 第4页/共57页 5 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： 第5页/共57页 6 结构模型 fish-trap模型 从横向上看，核孔复合体由周边向核孔中心依次可分为环、辐、栓三种结构亚单位； 从纵向上看，核孔复合体由核外（胞质面）向核内（核质面）依次可分为胞质环、辐（十栓）、核质环三种结构亚单位，形成“三明治”式的结构。 胞质环（cytoplasmic ring），外环 核质环（nuclear ring），内环；内环向核内伸入一小环，即核蓝（nuclear basket）。 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 第6页/共57页 7 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 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 p62：功能性的核孔复合体蛋白，具有两个功能结构域 可能在核孔复合体功能活动中直接参与核质交换。 第7页/共57页 8 核孔复合体的功能 核孔复合体是核质交换的双向性亲水通道 双功能：两种运输方式：被动扩散和主动运输； 双向性：介导蛋白质的入核转运，又介导RNA、RNP的出核转运。 核孔复合体物质运输功能示意图 亲核蛋白入核转运与核定位信号 转录产物RNA的核输出 第8页/共57页 9 亲核蛋白入核转运与核定位信号 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不被切除。 核质蛋白（nucleoplasmin）的入核转运 结合：需NLS识别并结合importin； 转运：需GTP水解提供能量 第9页/共57页 10 转录产物RNA的核输出 转录后的RNA通常需加工、修饰成为成熟的RNA分子后才能被转运出核。 RNA聚合酶I转录的rRNA分子：以RNP的形式离开细胞核，需要能量； RNA聚合酶III转录的5s rRNA与 tRNA的核输出由蛋白质介导； RNA 聚合酶II转录的hn RNA，在核内进行5’端加帽和3’端附加多聚A序列以及剪接等加工过程，然后形成成熟的mRNA出核，5’端的m7GpppG “帽子”结构对mRNA的出核转运是必要的； mRNA的出核转运过程是有极性的，其5’端在前，3’端在后。 核输出信号 (Nuclear Export Signal，NES)：RNA分子的出核转运需要蛋白分子的帮助，这些蛋白因子本身含有出核