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【中国科学报】施一公团队深入解析核孔复合体结构

 

时间:2020-04-07
来源:  【责任编辑:】
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  非洲爪蟾细胞局部NPC的三维结构 

   

   非洲爪蟾NPC细胞质环整体结构 

  近日,西湖大学施一公团队及合作者在bioRxiv接连发布两篇预印本,解析了来自非洲爪蟾核孔复合体的胞质环的近原子分辨率结构以及环绕其的腔环结构。(bioRxiv所有论文未经同行评议)。

  核孔复合体(NPC)担负着真核生物细胞核与细胞质之间繁忙的运输大分子或颗粒物质的任务,也是其连接胞质和细胞核的唯一双向通道。解析NPC结构有助于科学家了解蛋白和核酸进出细胞的分子机制。

  非洲爪蟾是一种重要的模式生物。研究人员利用冷冻电镜断层成像技术(cryo-ET),分析了来自非洲爪蟾卵母细胞的NPC腔环的结构。而且,所观察到的腔环关键结构特征,又通过单粒子冷冻电镜技术(cryo-EM)分析得到了独立验证。论文于3月29日发布。

  结果显示,腔环包括8个蝶形亚基,每个包含两个对称翼。每个翼由4个细长的管状体组成。在腔环亚基内,8个原体形成了两个结构域,其中一个为Finger结构域,该结构与直接接触在内部核细胞膜和外部核细胞膜间的融合处;另一个为Grid结构域,它是Finger结构域的坚实基础。

  两个邻近的腔环亚基间,通过翼的侧面边缘与对方相互作用,并由此形成了一个Bumper结构域,似乎起着缓冲邻近NPC的作用。研究揭示了以前不为人知的腔环特征,并且有助于解释NPC的弹性性质。

  在另一篇论文中,施一公等人则解析了非洲爪蟾NPC胞质环的结构。NPC具有结构可塑性,仅在细胞质环的局部分辨率达15 ?时才能被表征出来。研究人员使用单粒子cryo-EM分析了非洲爪蟾NPC细胞质环,得出结构的平均分辨率5.5~7.9 ?。具体而言,结构模型核心区域平均分辨率为5.5 ?,局部分辨率达到4.5 ?。论文发布于3月28日。

  研究人员表示,每个细胞质环亚基中的两个Y复合体不仅相互作用,还与来自侧翼亚基的复合体相互作用,形成环状支架。在每个细胞质环亚基中,包含Nup358区域包裹着两个Y复合体的茎,可能以此稳定了支架。Nup205则连接两个Y复合体的短臂,并与邻近Y复合体的茎相联系。而包含Nup214的区域使用一个延伸的卷曲螺旋将两个Y复合体的Nup85连接起来,并延伸到NPC的轴向孔隙中。研究人员表示,这些结构有助于人们洞悉NPC 组装,为搭建原子分辨率的模型提供了指导。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1101/2020.03.27.009381

  https://doi.org/10.1101/2020.03.27.009407

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