Сигнал ядерного экспорта ( NES) представляет собой короткий целевой пептид, содержащий 4 гидрофобных остатка в белке, который направляет его для экспорта из ядра клетки в цитоплазму через комплекс ядерных пор с использованием ядерного транспорта. Он имеет эффект, противоположный сигналу ядерной локализации, который нацелен на белок, расположенный в цитоплазме, для импорта в ядро. NES признан экспортным и связан с ним.
NES выполняют несколько жизненно важных клеточных функций. Они помогают регулировать положение белков в клетке. Благодаря этому NES влияют на транскрипцию и некоторые другие ядерные функции, которые необходимы для правильного функционирования клетки. Экспорт многих типов РНК из ядра необходим для правильного функционирования клетки. NES определяет, какой тип пути различные типы РНК могут использовать для выхода из ядра и выполнения своей функции, а NES могут влиять на направленность молекул, покидающих ядро.
Компьютерный анализ известных NES обнаружил, что наиболее распространенным интервалом между гидрофобными остатками является LxxxLxxLxL
, где «L» - гидрофобный остаток (часто лейцин ), а «x» - любая другая аминокислота; расстояние между этими гидрофобными остатками можно объяснить изучением известных структур, которые содержат NES, поскольку критические остатки обычно лежат на одной стороне соседних вторичных структур внутри белка, что позволяет им взаимодействовать с экспортином. Рибонуклеиновая кислота (РНК) состоит из нуклеотидов и, таким образом, не имеет ядерного экспортного сигнала для выхода из ядра. В результате большинство форм РНК связываются с белковой молекулой с образованием рибонуклеопротеинового комплекса, который экспортируется из ядра.
Ресурс Eukaryotic Linear Motif определяет мотив NES для экспорта в одной записи TRG_NES_CRM1_1. Шаблон однобуквенной аминокислотной последовательности NES в формате регулярного выражения :
([DEQ].{0,1}[LIM].{2,3}[LIVMF][^P]{2,3}[LMVF].[LMIV].{0,3}[DE])| ([DE].{0,1}[LIM].{2,3}[LIVMF][^P]{2,3}[LMVF].[LMIV].{0,3}[DEQ])
В приведенном выше выражении LIMVF
все представляют собой гидрофобные остатки, в то время DEQ
как гидрофильная аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота и глутамин. На человеческом языке это продолжение «общего паттерна», которое включает в себя окружающие его гидрофильные остатки, а также небольшие вариации длины xxx
и xx
фрагментов, показанные выше.
Ядерный экспорт сначала начинается со связывания Ran-GTP ( G-белка ) с экспортином. Это вызывает изменение формы экспортина, увеличивая его сродство с экспортным грузом. Как только груз привязан, комплекс ран-экспорт-груз выходит из ядра через ядерную пору. Белки, активирующие ГТФазу (GAP), затем гидролизуют Ran-GTP до Ran-GDP, что вызывает изменение формы и последующее высвобождение экспортина. Как только молекула экспортина больше не связана с Ran, она теряет сродство к ядерному грузу, и комплекс распадается. Exportin и Ran-GDP рециркулируются в ядро отдельно, а фактор обмена гуанина (GEF) в ядре переключает GDP для GTP на Ran.
Процесс ядерного экспорта ответственен за некоторую устойчивость к химиотерапевтическим препаратам. Ограничивая ядерную экспортную активность клеток, можно обратить вспять это сопротивление. Ингибируя CRM1, рецептор экспорта, экспорт через ядерную оболочку может быть замедлен. Сурвивин - это NES, который подавляет апоптоз клеток. Он взаимодействует с митотическими веретенами во время деления клеток. Из-за обычно быстрого разрастания опухолевых клеток сурвивин более экспрессируется при наличии рака. Уровень сурвивина коррелирует с устойчивостью раковой клетки к химиотерапии и вероятностью повторной репликации этой клетки. Вырабатывая антитела, нацеленные на сурвивин NES, можно увеличить апоптоз раковых клеток.
Сигналы NES были впервые обнаружены в белке Rev вируса иммунодефицита человека типа 1 (ВИЧ-1) и цАМФ- зависимом ингибиторе протеинкиназы (PKI). Karyopherin рецептор Crm1 был идентифицирован как рецептор для экспорта богатого лейцина Ness в нескольких организмах и является эволюционно консервативны белками. Экспорт, опосредованный CRM1, может эффективно подавляться фунгицидом лептомицином B (LMB), обеспечивая превосходную экспериментальную проверку этого пути.
Другие белки с различными функциями также экспериментально ингибировали сигнал NES, такие как цитоскелетный белок актин, функции которого включают подвижность и рост клеток. Использование LBM в качестве ингибитора NES оказалось успешным для актина, что привело к накоплению белка в ядре, что делает вывод об универсальной функциональности NES во всех функциональных группах белка.
Не все субстраты NES постоянно экспортируются из ядра, что означает, что экспорт, опосредованный CRM1, является регулируемым событием. Сообщалось о нескольких способах регулирования экспорта, зависящего от ЯЭС. К ним относятся маскирование / демаскирование NES, фосфорилирование и даже образование дисульфидной связи в результате окисления.
Связывание NES с рецептором экспорта белка дает универсальной экспортной функции NES индивидуально заданную активацию экспорта в каждый белок. Исследования определенных аминокислотных последовательностей NES для определенных белков показывают возможность блокирования активации NES одного белка с помощью ингибитора для этой аминокислотной последовательности, в то время как другие белки того же ядра остаются неизменными.
NESbase - это база данных белков с экспериментально подтвержденными сигналами ядерного экспорта с высоким содержанием лейцина (NES). Проверка выполняется, в частности, Центром анализа биологической последовательности Датского технического университета и Департаментом химии белков Копенгагенского университета. Каждая запись в его базе данных включает информацию о том, было ли достаточно сигналов ядерного экспорта для экспорта или это был только опосредованный перенос CRM1 (exportin).