有关核孔运输的迷思 - 版本历史

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	2015 年）。我们认为，所有涉及 NPC 的机制都是横向扩散的变体。ATP 依赖性机制可能代表了转位前的许可步骤，例如伴侣破坏蛋白质二聚体，这样它们就足够小，可以通过外周通道。 INM-SM 机制可能同样主要许可运输前步骤。一些 NET，特别是那些具有酶功能的 NET，可能没有通过结合层蛋白或染色质在细胞核中形成的强大保留机制，因此需要定向机制。对于这些以及如果在细胞质中积累可能会产生负面影响的保留型 NET，受体介导的途径可能会提供方向性。这些途径可能涉及截断的 importins，这些 importins 可以与外周通道中的货物 NET 相适应，或者涉及通过核心 NPC 结构进入中央通道与完整运输机制相互作用的内在无序区域。数据中一些看似不一致的地方，例如 Heh2 是通过 INM-SM 受体介导机制还是 NLS 依赖性受体介导机制进行运输，可能反映了仅在主要机制失败时才使用的备用机制的存在。 NET 在运输过程中可以访问中枢和外周通道的可能性与核质运输的传统观点有很大不同。然而，NPC 的灵活性可以使这一点nd 与早期 FRAP 结果一致，表明 Nups 的周转率很高（Rabut 等人，2004 年）。虽然 GFP 融合可能影响了这些和许多 NET FRAP 结果，但它们与将 NPC 视为高度动态和可塑性组装体而非固体结构的新观点一起是有意义的。这也将成为防止 NPC 被货物阻塞的机制。认识到冗余备份机制的可能性也可能有助于解释该领域已发表研究中仍然存在的不一致之处，而含有 FG 的 NET 本身作为运输受体发挥作用的想法可以在中央通道运输有缺陷时提供备用系统，例如，当 NPC 在有丝分裂后重新形成时，或者当它们被阻塞时，就像在许多病原体感染中发生的那样（Gustin 和 Sarnow，2001 年、2002 年；Faria 等人，2005 年）。细胞使用需要最少能量、最少物理重组和最小阻力的机制是有道理的，因此横向扩散-保留明显占主导地位。然而，正如 NE 的进化使基因组远离可能导致 DNA 损伤的代谢氧化酶一样，一些 NET 和其他核蛋白如果在细胞核外积累，可能会对细胞质中的功能产生负面影响，因此细胞也会进化出利用 NPC 现有框架进行定向运输的机制。未来的挑战是研究每种机制的具体细节，特别是将蛋白质引导到特定机制的任何序列基序，并开发超分辨率工具，以便能够实时可视化每种传输机制，而不会因操纵系统而产生伪影。		2015 年）。我们认为，所有涉及 NPC 的机制都是横向扩散的变体。ATP 依赖性机制可能代表了转位前的许可步骤，例如伴侣破坏蛋白质二聚体，这样它们就足够小，可以通过外周通道。 INM-SM 机制可能同样主要许可运输前步骤。一些 NET，特别是那些具有酶功能的 NET，可能没有通过结合层蛋白或染色质在细胞核中形成的强大保留机制，因此需要定向机制。对于这些以及如果在细胞质中积累可能会产生负面影响的保留型 NET，受体介导的途径可能会提供方向性。这些途径可能涉及截断的 importins，这些 importins 可以与外周通道中的货物 NET 相适应，或者涉及通过核心 NPC 结构进入中央通道与完整运输机制相互作用的内在无序区域。数据中一些看似不一致的地方，例如 Heh2 是通过 INM-SM 受体介导机制还是 NLS 依赖性受体介导机制进行运输，可能反映了仅在主要机制失败时才使用的备用机制的存在。 NET 在运输过程中可以访问中枢和外周通道的可能性与核质运输的传统观点有很大不同。然而，NPC 的灵活性可以使这一点nd 与早期 FRAP 结果一致，表明 Nups 的周转率很高（Rabut 等人，2004 年）。虽然 GFP 融合可能影响了这些和许多 NET FRAP 结果，但它们与将 NPC 视为高度动态和可塑性组装体而非固体结构的新观点一起是有意义的。这也将成为防止 NPC 被货物阻塞的机制。认识到冗余备份机制的可能性也可能有助于解释该领域已发表研究中仍然存在的不一致之处，而含有 FG 的 NET 本身作为运输受体发挥作用的想法可以在中央通道运输有缺陷时提供备用系统，例如，当 NPC 在有丝分裂后重新形成时，或者当它们被阻塞时，就像在许多病原体感染中发生的那样（Gustin 和 Sarnow，2001 年、2002 年；Faria 等人，2005 年）。细胞使用需要最少能量、最少物理重组和最小阻力的机制是有道理的，因此横向扩散-保留明显占主导地位。然而，正如 NE 的进化使基因组远离可能导致 DNA 损伤的代谢氧化酶一样，一些 NET 和其他核蛋白如果在细胞核外积累，可能会对细胞质中的功能产生负面影响，因此细胞也会进化出利用 NPC 现有框架进行定向运输的机制。未来的挑战是研究每种机制的具体细节，特别是将蛋白质引导到特定机制的任何序列基序，并开发超分辨率工具，以便能够实时可视化每种传输机制，而不会因操纵系统而产生伪影。

			{{学科分类}}

			[[Category:细胞生物学]]

长河：/* 7.2.2.3 NLS 依赖性受体介导的运输 */

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7.2.2.3 NLS 依赖性受体介导的运输

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长河：/* 7.2.2.1 横向扩散-滞留假说 */

2025-02-21T12:31:16Z

7.2.2.1 横向扩散-滞留假说

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长河：/* 7.2.1 通过 NPC 运输 */

2025-02-21T11:59:17Z

7.2.1 通过 NPC 运输

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	虽然很明显自噬和囊泡融合可以在高等真核生物中发生，但人们普遍认为，蛋白质进出细胞核的主要途径是通过 NPC。这对 INM 注定的 NET 来说是一个障碍，因为它们被认为主要在翻译过程中插入 ER 膜（Laba 等人 2014），并且除了 NPC 所在的孔之外，NE 本质上是密封的。因此，为了遵循可溶性蛋白质通过 NPC 中央通道所采取的已确定的运输路线（Fiserova 等，2010；Yang，2013），NET 可能需要一种特殊的许可机制来在翻译过程中识别它们并结合蛋白质以稳定它们的疏水膜跨度，同时防止它们插入膜中，或者需要一种更复杂的机制来在运输之前将它们从膜中提取出来。这些机制可能非常耗能，因为维持膜外的疏水跨度在热力学上是不利的，因此人们普遍认为，一旦在翻译过程中嵌入 ER 膜，NET 就会在脂质双层中扩散到 ONM，在那里它们会遇到 NPC，并且很可能在嵌入膜的同时通过它们进行转运。		虽然很明显自噬和囊泡融合可以在高等真核生物中发生，但人们普遍认为，蛋白质进出细胞核的主要途径是通过 NPC。这对 INM 注定的 NET 来说是一个障碍，因为它们被认为主要在翻译过程中插入 ER 膜（Laba 等人 2014），并且除了 NPC 所在的孔之外，NE 本质上是密封的。因此，为了遵循可溶性蛋白质通过 NPC 中央通道所采取的已确定的运输路线（Fiserova 等，2010；Yang，2013），NET 可能需要一种特殊的许可机制来在翻译过程中识别它们并结合蛋白质以稳定它们的疏水膜跨度，同时防止它们插入膜中，或者需要一种更复杂的机制来在运输之前将它们从膜中提取出来。这些机制可能非常耗能，因为维持膜外的疏水跨度在热力学上是不利的，因此人们普遍认为，一旦在翻译过程中嵌入 ER 膜，NET 就会在脂质双层中扩散到 ONM，在那里它们会遇到 NPC，并且很可能在嵌入膜的同时通过它们进行转运。

	因此，有必要了解拟议的运输机制发挥作用的背景，并理解 NPC 的物理性质。除了 NPC 的中央通道外，在孔膜附近还存在直径约为 10 nm 的外周通道。只有三个 Nup 具有跨膜跨度，可将 NPC 结构锚定到孔膜上，电子断层扫描图表明这些通道之间有足够的间距，以允许膜结合蛋白在脂质双层中绕过它们 (Maimon 等人，2012 年；von Appen 等人，2015 年)。这些外周开口被认为可以容纳 NET 的核质质量，因为它们的跨膜结构域会扩散穿过孔膜的脂质双层，前提是它不超过 ~60 kDa 的极限，该极限是根据在 10 nm 通道中导航的球状蛋白的斯托克斯半径预测的，并且已通过融合蛋白进行了实验测试（Soullam 和 Worman 1995；Ohba 等人 2004）。因此，从简单的角度来看，想要穿越 NPC 的 NET 有两个可用的通道：与孔膜相邻的较小的外周通道或较大的中央通道，访问该通道可能需要从 NE 中提取。 ~~7.2.2 提出的运输机制~~		因此，有必要了解拟议的运输机制发挥作用的背景，并理解 NPC 的物理性质。除了 NPC 的中央通道外，在孔膜附近还存在直径约为 10 nm 的外周通道。只有三个 Nup 具有跨膜跨度，可将 NPC 结构锚定到孔膜上，电子断层扫描图表明这些通道之间有足够的间距，以允许膜结合蛋白在脂质双层中绕过它们 (Maimon 等人，2012 年；von Appen 等人，2015 年)。这些外周开口被认为可以容纳 NET 的核质质量，因为它们的跨膜结构域会扩散穿过孔膜的脂质双层，前提是它不超过 ~60 kDa 的极限，该极限是根据在 10 nm 通道中导航的球状蛋白的斯托克斯半径预测的，并且已通过融合蛋白进行了实验测试（Soullam 和 Worman 1995；Ohba 等人 2004）。因此，从简单的角度来看，想要穿越 NPC 的 NET 有两个可用的通道：与孔膜相邻的较小的外周通道或较大的中央通道，访问该通道可能需要从 NE 中提取。

	根据观察到的 INM ~~蛋白靶向要求不同，提出了五种涉及通过~~ NPC ~~转运的运输机制：~~		=== 7.2.2 提出的运输机制 ===
			根据观察到的 INM 蛋白靶向要求不同，'''提出了五种涉及通过 NPC 转运的运输机制：横向扩散保留 lateral diffusion-retention、ATP 依赖 ATP-dependent,、NLS 依赖受体介导 NLS-dependent receptor-mediated、NLS 非依赖受体介导（ NLS-dependent receptor-mediated，INM-sorting motif-mediated，INM 分选基序介导）和 NET-FG 基序促进NET-FG motif-facilitated（图 7.3）。'''所有这些机制是否存在于细胞中以及其中一种机制是否优于另一种机制仍存在争议。
			[[文件:NTC7.3.png\|居中\|缩略图\|511x511像素\|图 7.3 促进 NET 跨 NE 易位的机制。 (a) NET 通过脂质双层中的自由扩散从 ONM 通过 NPC 的外周通道易位到 INM。一旦进入 INM，NET 就会被核结合伙伴（如层蛋白和染色质）保留。 (b) NET 在通过 NPC 外周通道易位之前需要一个 ATP 依赖性步骤。有人建议这包括 NET 二聚体的分离或 ER 保留伙伴的分离。 (c) 具有核定位序列 (NLS) 后跟非结构化接头的 NET 通过 NPC 中央通道易位，其机制依赖于 importin-α 和 importin-β 和 Ran GTPase。或者，importin-α 的截短异构体（importin-α-16）可以通过外周通道与 NET 一起易位。 (d) 具有内核膜分选基序 (INM-SM) 的 NET 被截短的转运受体 importin-α-16 识别，并通过外周通道转运。 (e) 含有 FG 重复序列的 NET 可作为其自身的转运受体。外周通道面向 Nups 的 FG 重复序列与 NET-FG 形成瞬时相互作用，从而允许以类似于中央通道转运的方式进行转运。 FG 重复序列是否填充外周通道尚不清楚；然而，值得注意的是，跨膜 Nups Pom121 和 Ndc1 都含有核质 FG 重复序列，膜相关 Nup35 也是如此。注意，为简单起见，未显示细胞核中的保留伙伴，例如层蛋白和染色质。虽然迄今为止测试的大多数 NET 都具有层蛋白和/或染色质结合特性，但具有小核质域的 NET 可能不会在细胞核中结合此类保留伙伴。缺乏核保留伙伴将有助于解释后续研究中观察到的不同定向运输的要求]]

	~~横向扩散保留、ATP 依赖、NLS 依赖受体介导、~~		==== 7.2.2.1 横向扩散-滞留假说 ====
			INM 靶向蛋白质通过 NPC 运输的第一个提议机制是基于以下观察：'''病毒糖蛋白可以在 ER/Golgi 和 INM 之间自由扩散'''，并且 '''INM 蛋白可以在存在核滞留伙伴的情况下在融合异核体的细胞核之间交换'''。该模型称为“横向扩散-滞留”，'''认为 NET 可以在 ER 和 NE 的膜中横向扩散，并通过无方向的被动扩散穿过 NPC 的外周通道，同时保持嵌入在孔膜中'''（图 7.3a）。然后通过与核伙伴结合在 INM 中滞留（Powell 和 Burke，1990 年；Smith 和 Blobel，1993 年；Soullam 和 Worman，1993 年）。
	~~NLS 非依赖受体介导（INM 分选基序介导）和 NET-FG 基序促进（图 7.3）。所有这些机制是否存在于细胞中以及~~

	~~其中一种机制是否优于另一种机制仍存在争议（Zuleger 等人，2012 年；~~

	~~Katta 等人，2014 年；Laba 等人，2014 年；Ungricht 和 Kutay，2015 年）。~~

	7.2.2.1 横向扩散-滞留假说

	INM 靶向蛋白质通过 NPC ~~运输的第一个提议机制~~

	~~是基于以下观察：病毒糖蛋白可以在~~ ER/Golgi 和 INM ~~之间自由扩散（Torrisi 等人，1987 年），并且~~ INM 蛋白可以在存在核滞留伙伴的情况下在融合异核体的细胞核之间交换

	~~（Powell 和 Burke，1990 年）。该模型称为“横向扩散~~-~~滞留”，认为~~ NET 可以在 ER 和 NE 的膜中横向扩散，并通过无方向的被动扩散穿过 NPC ~~的外周通道，同时保持~~

	~~嵌入在孔膜中（图~~ 7.3a）。然后通过与核伙伴结合在 INM 中滞留（Powell 和 Burke，1990 年；Smith 和 Blobel，1993 年；Soullam 和 Worman，1993 年）。

	通过 NPC 外周通道扩散的证据来自对所测试 INM 蛋白的核质域观察到的 ~60 kDa 大小限制。LBR 的早期研究表明，当其核质域从 ~22.5 kDa 增加到 ~70 kDa 时，它不再能够定位到 INM（Soullam 和 Worman 1993、1995）。将核质域的大小加倍仍然允许转位到 INM，但进一步将大小增加到 60 kDa 以上会阻止转位。此大小限制已验证靶向数个 INM		通过 NPC 外周通道扩散的证据来自对所测试 INM 蛋白的核质域观察到的 ~60 kDa 大小限制。LBR 的早期研究表明，当其核质域从 ~22.5 kDa 增加到 ~70 kDa 时，它不再能够定位到 INM（Soullam 和 Worman 1993、1995）。将核质域的大小加倍仍然允许转位到 INM，但进一步将大小增加到 60 kDa 以上会阻止转位。此大小限制已验证靶向数个 INM

	~~158~~

	~~C. R. Dixon 和 E. C. Schirmer~~

	图 7.3 促进 NET 跨 NE 易位的机制。 (a) NET 通过脂质双层中的自由扩散从 ONM 通过 NPC 的外周通道易位到 INM。一旦进入 INM，NET 就会被核结合伙伴（如层蛋白和染色质）保留。 (b) NET 在通过 NPC 外周通道易位之前需要一个 ATP 依赖性步骤。有人建议这包括 NET 二聚体的分离或 ER 保留伙伴的分离。 (c) 具有核定位序列 (NLS) 后跟非结构化接头的 NET 通过 NPC 中央通道易位，其机制依赖于 importin-α 和 importin-β 和 Ran GTPase。或者，importin-α 的截短异构体（importin-α-16）可以通过外周通道与 NET 一起易位。 (d) 具有内核膜分选基序 (INM-SM) 的 NET 被截短的转运受体 importin-α-16 识别，并通过外周通道转运。 (e) 含有 FG 重复序列的 NET 可作为其自身的转运受体。外周通道面向 Nups 的 FG 重复序列与 NET-FG 形成瞬时相互作用，从而允许以类似于中央通道转运的方式进行转运。 FG 重复序列是否填充外周通道尚不清楚；然而，值得注意的是，跨膜 Nups Pom121 和 Ndc1 都含有核质 FG 重复序列，膜相关 Nup35 也是如此。注意，为简单起见，未显示细胞核中的保留伙伴，例如层蛋白和染色质。虽然迄今为止测试的大多数 NET 都具有层蛋白和/或染色质结合特性，但具有小核质域的 NET 可能不会在细胞核中结合此类保留伙伴。缺乏核保留伙伴将有助于解释后续研究中观察到的不同定向运输构造方式的要求（Wu 等人 2002 年；Ohba 等人 2004 年；Theerthagiri 等人 2010 年；Boni 等人 2015 年；Ungricht 等人 2015 年）。

	横向扩散-保留模型的保留部分的支持来自对几种 NET 的核结合伙伴的识别。一个主要的结合伙伴是 INM 下的核纤层。据估计，每个哺乳动物细胞核中层蛋白的含量约为 900 万份（Schwanhäusser 等人，2011 年），因此为 NET 提供了丰富且相对稳定的束缚点。这些包括大多数最初发现的 NET，例如因其与核纤层蛋白 B 结合而得名的核纤层蛋白 B 受体 (LBR)（Worman 等人，1988 年；Ye 和 Worman，1994 年；Burke 和 Stewart，2013 年）、LAP1 和 LAP2（Senior 和 Gerace，1988 年；Foisner 和 Gerace，1993 年）、emerin（Clements 等人，2000 年）和 SUN2（Hodzic 等人，2004 年）以及迄今为止通过蛋白质组学研究发现的几乎所有特征较少的 NET，例如 NET5/Samp1（Buch 等人，2009 年）、NET25/LEM2（Brachner 等人，2005 年）和其他（Malik 等人，2010 年）。所测试的大多数 INM NET 也与染色质或染色质相关蛋白结合。例如，LBR 结合异染色质蛋白 1 (HP1) (Ye 和 Worman 1996)，而 LEM 结构域蛋白家族（以 LAP2、emerin 和 Man1 命名）共享双螺旋基序，这有助于它们与染色质相关蛋白 BAF（自整合屏障因子）结合 (Brachner 和 Foisner 2011)。更具体的相互作用包括 LAP2β 与转录抑制因子的结合、无生殖细胞结合 (Nili 等人 2001)、emerin 与 Lmo7 的结合 (Holaska 等人 2006)，以及几种指导特定基因组组织模式的 NET (Zuleger 等人 2013；Malik 等人 2014；Robson 等人 2016)。与核蛋白相互作用为这些 NET 提供稳定结合位点的想法一致，几项光漂白研究表明，与 ER 相比，NET 在 NE 中的移动性降低 (Östlund 等人 1999；Wu 等人 2002；Shimi 等人 2004；		横向扩散-保留模型的保留部分的支持来自对几种 NET 的核结合伙伴的识别。一个主要的结合伙伴是 INM 下的核纤层。据估计，每个哺乳动物细胞核中层蛋白的含量约为 900 万份（Schwanhäusser 等人，2011 年），因此为 NET 提供了丰富且相对稳定的束缚点。这些包括大多数最初发现的 NET，例如因其与核纤层蛋白 B 结合而得名的核纤层蛋白 B 受体 (LBR)（Worman 等人，1988 年；Ye 和 Worman，1994 年；Burke 和 Stewart，2013 年）、LAP1 和 LAP2（Senior 和 Gerace，1988 年；Foisner 和 Gerace，1993 年）、emerin（Clements 等人，2000 年）和 SUN2（Hodzic 等人，2004 年）以及迄今为止通过蛋白质组学研究发现的几乎所有特征较少的 NET，例如 NET5/Samp1（Buch 等人，2009 年）、NET25/LEM2（Brachner 等人，2005 年）和其他（Malik 等人，2010 年）。所测试的大多数 INM NET 也与染色质或染色质相关蛋白结合。例如，LBR 结合异染色质蛋白 1 (HP1) (Ye 和 Worman 1996)，而 LEM 结构域蛋白家族（以 LAP2、emerin 和 Man1 命名）共享双螺旋基序，这有助于它们与染色质相关蛋白 BAF（自整合屏障因子）结合 (Brachner 和 Foisner 2011)。更具体的相互作用包括 LAP2β 与转录抑制因子的结合、无生殖细胞结合 (Nili 等人 2001)、emerin 与 Lmo7 的结合 (Holaska 等人 2006)，以及几种指导特定基因组组织模式的 NET (Zuleger 等人 2013；Malik 等人 2014；Robson 等人 2016)。与核蛋白相互作用为这些 NET 提供稳定结合位点的想法一致，几项光漂白研究表明，与 ER 相比，NET 在 NE 中的移动性降低 (Östlund 等人 1999；Wu 等人 2002；Shimi 等人 2004；

2025年2月21日 (五) 10:37 长河

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	通过 NPC 进口可溶性货物已得到充分证实，涉及一种基于运输受体识别货物上存在的核定位信号 (NLS) 的共同机制（Güttler 和 Görlich 2011；Grossman 等人 2012）。相反，跨膜蛋白的转运似乎更为复杂，有证据表明存在多种不同的机制。		通过 NPC 进口可溶性货物已得到充分证实，涉及一种基于运输受体识别货物上存在的核定位信号 (NLS) 的共同机制（Güttler 和 Görlich 2011；Grossman 等人 2012）。相反，跨膜蛋白的转运似乎更为复杂，有证据表明存在多种不同的机制。
	[[文件:核孔复合体.png\|居中\|缩略图\|图 7.2 核孔复合体 (NPC) 的结构。NPC 充当核质分子交换的 NE 中的半透性通道。跨膜核孔蛋白 (Nups) 将 NPC 束缚在孔膜 (POM) 上，该孔膜通过凸膜和凹膜曲率连接 ONM 和 INM。除了 NPC 的中央通道（其内衬有 FG 重复序列（蓝色）被认为有助于直径达 ~39 nm 的货物在 NE 上的转运）之外，NPC 的核心支架和孔膜复合物之间存在直径 ~10 nm 的外周通道]]		[[文件:核孔复合体.png\|居中\|缩略图\|图 7.2 核孔复合体 (NPC) 的结构。NPC 充当核质分子交换的 NE 中的半透性通道。跨膜核孔蛋白 (Nups) 将 NPC 束缚在孔膜 (POM) 上，该孔膜通过凸膜和凹膜曲率连接 ONM 和 INM。除了 NPC 的中央通道（其内衬有 FG 重复序列（蓝色）被认为有助于直径达 ~39 nm 的货物在 NE 上的转运）之外，NPC 的核心支架和孔膜复合物之间存在直径 ~10 nm 的外周通道]]
	ONM 和 INM 都含有部分独特的跨膜蛋白组，通常称为 ~~NET（核膜跨膜蛋白），它们在~~ NE 中富集（Worman 和 Schirmer ~~2015）。由于~~ NET 是在与 NE 相邻的 ER 中合成的，因此它们应该能够通过简单的扩散到达 ONM。但是，一旦到达那里，就需要一种机制来专门在 INM 或 ONM 中富集 NET。		ONM 和 INM 都含有部分独特的跨膜蛋白组，通常称为 NET（nuclear envelope transmembrane proteins核膜跨膜蛋白），它们在 NE 中富集（Worman 和 Schirmer 2015）。'''由于 NET 是在与 NE 相邻的 ER 中合成的，因此它们应该能够通过简单的扩散到达 ONM。但是，一旦到达那里，就需要一种机制来专门在 INM 或 ONM 中富集 NET。'''

	=== 7.2 在没有 NPC ~~的情况下访问~~ INM ===		=== 7.2 在没有 NPC 的情况下通过 INM ===
	虽然通过 NPC 的运输通常被认为是 NET 穿越 NE ~~的主要途径，并且将成为本综述的主要重点，但值得注意的是，存在几种不需要~~ NPC ~~参与的运输机制。如果~~ NE 在第一个真核生物中先于 NPC 进化，那么将蛋白质送入细胞核的唯一方法就是通过囊泡融合或通过 NE 断裂。有趣的是支持作为后一种机制的典型代表，日本裂殖酵母在细胞分裂过程中表现出核膜断裂（Makarova 和 Oliferenko 2016）。组织培养中的癌细胞系中也有明显的核膜断裂，这可能反映了自噬事件（De vos 等人 2011；Hatch 和 Hetzer 2016）。然而，这种蛋白质运输机制有很多缺点，因为无法控制哪些蛋白质进出细胞核。此外，如果没有调节核质运输的机制，核大分子浓度可能会与细胞质达到平衡，因此方向性将取决于细胞质浓度的波动。相反，在同时具有断裂/自噬和定向运输的系统中，当发生断裂时，可以确保方向性。应该注意的是，这种现象主要在切除的肿瘤和癌细胞系中观察到，在组织培养中（Vargas 等人，2012 年），而不是在健康组织中，因此它可能与快速细胞分裂有关，而不是主要的运输机制，至少在含有 NPC 的真核生物中是这样。囊泡融合为基础的穿越 NE 的机制也已被描述。疱疹病毒核外流就是一个例子。在疱疹病毒感染期间，病毒 DNA 复制和子代病毒衣壳的形成发生在核质内。然而，最终的病毒成熟和包裹发生在细胞质内，因此成熟的衣壳必须穿过 NE。在此途径中，病毒蛋白募集细胞激酶来过度磷酸化核纤层蛋白，从而削弱核纤层内的相互作用，促进其局部分解，使大型病毒衣壳能够进入 INM（Muranyi 等人，2002 年；Bjerke 和 Roller，2006 年；Milbradt 等人，2007 年、2009 年；Leach 和 Roller，2010 年）。在一个仍不太清楚的过程中，病毒颗粒被 INM 包裹，并以囊泡的形式进入 NE 的腔内。这些初级包膜病毒体与 ONM 融合，衣壳被释放到细胞溶胶中，然后在质膜上获得成熟的包膜（Mettenleiter 等人，2013 年）。有趣的是，在果蝇幼虫的神经元细胞中，已经发现一种类似的囊泡介导机制可以穿过 NE，这是 Wnt-1 信号通路的一部分 (Speese 等人，2012)。在这项研究中，发现大型核糖核蛋白颗粒 (RNP) 在细胞核内形成，并通过 NE 出芽离开细胞核。此外，这种 NE 出芽还涉及核纤层磷酸化，这是疱疹病毒排出过程中所必需的。层蛋白分解的要求是反对这是主要机制的一个论点，因为层蛋白必须过度磷酸化才能分解，而许多层蛋白组装成细丝。因此，作为一个连续的过程来做这件事的能量成本将非常高，也许不可持续。同时，很明显存在一些层蛋白的间期磷酸化（Ottaviano 和 Gerace 1985；Kill 和 Hutchison 1995）。另一个反对囊泡融合运输机制占主导地位的论点是，据报道，胶体金和大于核糖体的病毒颗粒通过 NPC 进入细胞核（Pante 和 Kann 2002；Lill 等人 2006）。因此，是否更普遍地涉及囊泡介导的运输机制尚不清楚。重要的是，目前还没有关于这种机制是否以相反方向发生的数据，即从 ONM 到 INM。然而，使用来自 Xenopus 卵母细胞的囊泡的体外 NE 组装系统，观察到不仅 NE 组装而且随后的核生长都需要囊泡融合蛋白（Hetzer 等人 2001）。虽然这可以解释为囊泡融合对于 156 C. R. Dixon 和 E. C. Schirmer		虽然通过 NPC 的运输通常被认为是 NET 穿越 NE 的主要途径，并且将成为本综述的主要重点，但值得注意的是，'''存在几种不需要 NPC 参与的运输机制'''。如果 NE 在第一个真核生物中先于 NPC 进化，那么将蛋白质送入细胞核的唯一方法就是通过囊泡融合或通过 NE 断裂。'''有趣的是支持作为后一种机制的典型代表，日本裂殖酵母''Schizosaccharomyces japonicus''在细胞分裂过程中表现出核膜断裂'''。'''组织培养中的癌细胞系中也有明显的核膜断裂，这可能反映了自噬事件'''。然而，这种蛋白质运输机制有很多缺点，因为'''无法控制哪些蛋白质进出细胞核'''。此外，如果没有调节核质运输的机制，核大分子浓度可能会与细胞质达到平衡，因此方向性将取决于细胞质浓度的波动。相反，在同时具有断裂/自噬和定向运输的系统中，当发生断裂时，可以确保方向性。应该注意的是，'''这种现象主要在组织培养中切除的肿瘤和癌细胞系中观察到，而不是在健康组织中，因此它可能与快速细胞分裂有关，而不是主要的运输机制，至少在含有 NPC 的真核生物中是这样。'''

	间期 NE 生长很重要，但需要注意的是，ER 通常是管状的，而囊泡在该检测系统中被用作起始材料，因此这可能反映了囊泡融合蛋白的异常使用。尽管如此，它确实表明这种囊泡融合运输机制的硬件已经到位，并表明当正常运输机制被破坏时，它可以被激活。在高等真核生物中，NE 在有丝分裂前期分解，NE 的膜分布在整个 ER（Ellenberg 等人 1997 年）中，然后在末期重新组装。因此，没有理由积极采用上述运输机制，因为 NET 可以在 NE 分解和重新形成的过程中访问 INM。尽管如此，这仅适用于经历开放有丝分裂的生物体，并且有许多真菌有丝分裂是封闭的（Smoyer 和 Jaspersen 2014）。然而，鉴于 NE ~~蛋白密度仍然相对较低即使~~ NE ~~生长以适应基因组复制（Maul 1972；D’Angelo~~ 等人 ~~2006；Maeshima 等人 2011），也必须存在运输途径将蛋白质运送到 INM，而不依赖于有丝分裂~~ NE ~~分解。~~		囊泡融合为基础的穿越 NE 的机制也已被描述。疱疹病毒核外流(herpesvirus nuclear egress)就是一个例子。在疱疹病毒感染期间，'''病毒 DNA 复制和子代病毒衣壳的形成发生在核质内。然而，最终的病毒成熟和包裹发生在细胞质内，因此成熟的衣壳必须穿过 NE。'''在此途径中，病毒蛋白募集细胞激酶来过度'''磷酸化核纤层蛋白，从而削弱核纤层内的相互作用，促进其局部分解，使大型病毒衣壳能够进入 INM'''。在一个仍不太清楚的过程中，'''病毒颗粒被 INM 包裹，并以囊泡的形式进入 NE 的腔内'''。这些初级包膜病毒体'''与 ONM 融合，衣壳被释放到细胞溶胶中'''，然后'''在质膜上获得成熟的包膜'''。有趣的是，在果蝇幼虫的神经元细胞中，已经发现一种类似的囊泡介导机制可以穿过 NE，这是 Wnt-1 信号通路的一部分。在这项研究中，发现大型核糖核蛋白颗粒 (RNP) 在细胞核内形成，并通过 NE 出芽离开细胞核。此外，这种 NE 出芽还涉及核纤层磷酸化，这是疱疹病毒排出过程中所必需的。层蛋白分解的要求是反对这是主要机制的一个论点，因为层蛋白必须过度磷酸化才能分解，而许多层蛋白组装成细丝。因此，作为一个连续的过程来做这件事的能量成本将非常高，也许不可持续。同时，很明显存在一些层蛋白的间期磷酸化。另一个反对囊泡融合运输机制占主导地位的论点是，据报道，胶体金和大于核糖体的病毒颗粒通过 NPC 进入细胞核。因此，是否更普遍地涉及囊泡介导的运输机制尚不清楚。重要的是，目前还没有关于这种机制是否以相反方向发生的数据，即从 ONM 到 INM。然而，使用来自非洲爪蟾卵母细胞的囊泡的体外 NE 组装系统，观察到不仅 NE 组装而且随后的核生长都需要囊泡融合蛋白（Hetzer 等人 2001）。虽然这可以解释为囊泡融合对于间期 NE 生长很重要，但需要注意的是，ER 通常是管状的，而囊泡在该检测系统中被用作起始材料，因此这可能反映了囊泡融合蛋白的异常使用。尽管如此，它确实表明这种囊泡融合运输机制的硬件已经到位，并表明当正常运输机制被破坏时，它可以被激活。

	~~7.2.1 通过 NPC 运输~~		在高等真核生物中，NE 在有丝分裂前期分解，NE 的膜分布在整个 ER（Ellenberg 等人 1997 年）中，然后在末期重新组装。因此，没有理由积极采用上述运输机制，因为 NET 可以在 NE 分解和重新形成的过程中访问 INM。尽管如此，这仅适用于经历开放有丝分裂的生物体，并且有许多真菌有丝分裂是封闭的（Smoyer 和 Jaspersen 2014）。然而，鉴于 NE 蛋白密度仍然相对较低即使 NE 生长以适应基因组复制（Maul 1972；D’Angelo 等人 2006；Maeshima 等人 2011），也必须存在运输途径将蛋白质运送到 INM，而不依赖于有丝分裂 NE 分解。

	虽然很明显自噬和囊泡融合可以在高等真核生物中发生，但人们普遍认为，蛋白质进出细胞核的主要途径是通过 NPC。这对 INM 注定的 NET 来说是一个障碍，因为它们被认为主要在翻译过程中插入 ER 膜（Laba 等人 2014），并且除了 NPC 所在的孔之外，NE 本质上是密封的。因此，为了遵循可溶性蛋白质通过 NPC 中央通道所采取的已确定的运输路线（Fiserova 等，2010；Yang，2013），NET 可能需要一种特殊的许可机制来在翻译过程中识别它们并结合蛋白质以稳定它们的疏水膜跨度，同时防止它们插入膜中，或者需要一种更复杂的机制来在运输之前将它们从膜中提取出来。这些机制可能非常耗能，因为维持膜外的疏水跨度在热力学上是不利的，因此人们普遍认为，一旦在翻译过程中嵌入 ER 膜，NET 就会在脂质双层中扩散到 ONM，在那里它们会遇到 NPC，并且很可能在嵌入膜的同时通过它们进行转运。因此，有必要了解拟议的运输机制发挥作用的背景，并理解 NPC 的物理性质。除了 NPC 的中央通道外，在孔膜附近还存在直径约为 10 nm 的外周通道 (Reichelt 等人，1990 年；Hinshaw 等人，1992 年；Maimon 等人，2012 年；Bui 等人，2013 年；von Appen 等人，2015 年)。		=== 7.2.1 通过 NPC 运输 ===
			虽然很明显自噬和囊泡融合可以在高等真核生物中发生，但人们普遍认为，蛋白质进出细胞核的主要途径是通过 NPC。这对 INM 注定的 NET 来说是一个障碍，因为它们被认为主要在翻译过程中插入 ER 膜（Laba 等人 2014），并且除了 NPC 所在的孔之外，NE 本质上是密封的。因此，为了遵循可溶性蛋白质通过 NPC 中央通道所采取的已确定的运输路线（Fiserova 等，2010；Yang，2013），NET 可能需要一种特殊的许可机制来在翻译过程中识别它们并结合蛋白质以稳定它们的疏水膜跨度，同时防止它们插入膜中，或者需要一种更复杂的机制来在运输之前将它们从膜中提取出来。这些机制可能非常耗能，因为维持膜外的疏水跨度在热力学上是不利的，因此人们普遍认为，一旦在翻译过程中嵌入 ER 膜，NET 就会在脂质双层中扩散到 ONM，在那里它们会遇到 NPC，并且很可能在嵌入膜的同时通过它们进行转运。

	~~只有三个~~ Nup 具有跨膜跨度，可将 NPC ~~结构锚定到~~		因此，有必要了解拟议的运输机制发挥作用的背景，并理解 NPC 的物理性质。除了 NPC 的中央通道外，在孔膜附近还存在直径约为 10 nm 的外周通道。只有三个 Nup 具有跨膜跨度，可将 NPC 结构锚定到孔膜上，电子断层扫描图表明这些通道之间有足够的间距，以允许膜结合蛋白在脂质双层中绕过它们 (Maimon 等人，2012 年；von Appen 等人，2015 年)。这些外周开口被认为可以容纳 NET 的核质质量，因为它们的跨膜结构域会扩散穿过孔膜的脂质双层，前提是它不超过 ~60 kDa 的极限，该极限是根据在 10 nm 通道中导航的球状蛋白的斯托克斯半径预测的，并且已通过融合蛋白进行了实验测试（Soullam 和 Worman 1995；Ohba 等人 2004）。因此，从简单的角度来看，想要穿越 NPC 的 NET 有两个可用的通道：与孔膜相邻的较小的外周通道或较大的中央通道，访问该通道可能需要从 NE 中提取。 7.2.2 提出的运输机制

	~~7 导航核膜：一种或多种运输机制...~~

	~~157~~

	~~孔膜上，电子断层扫描图表明这些通道之间有足够的间距，以允许膜结合蛋白在脂质双层中绕过它们~~ (Maimon 等人，2012 年；von Appen 等人，2015 年)。这些外周开口被认为可以容纳 NET 的核质质量，因为它们的跨膜结构域会扩散穿过孔膜的脂质双层，前提是它不超过 ~60 kDa 的极限，该极限是根据在 10 nm 通道中导航的球状蛋白的斯托克斯半径预测的，并且已通过融合蛋白进行了实验测试（Soullam 和 Worman 1995；Ohba 等人 2004）。因此，从简单的角度来看，想要穿越 NPC 的 NET 有两个可用的通道：与孔膜相邻的较小的外周通道或较大的中央通道，访问该通道可能需要从 NE 中提取。 7.2.2 提出的运输机制

	根据观察到的 INM 蛋白靶向要求不同，提出了五种涉及通过 NPC 转运的运输机制：		根据观察到的 INM 蛋白靶向要求不同，提出了五种涉及通过 NPC 转运的运输机制：

长河：创建页面，内容为“核孔复合体的主动运输需要消耗ATP吗？需要消耗GTP吗？翟五：
在研究过的情况中，似乎'''不需要'''核苷酸的水解…… 需要消耗ATP能量，表现出饱和动力学特征…… 随后的步骤则需要GTP水解供能……
王金发：
主动运输的能量，由ATP和GTP提供……
MBoC：未提及ATP的作用。现在对这一问题进行一探讨，以下文段来…”

2025-02-21T09:58:40Z

创建页面，内容为“核孔复合体的主动运输需要消耗ATP吗？需要消耗GTP吗？翟五：<blockquote>在研究过的情况中，似乎'''不需要'''核苷酸的水解…… 需要消耗ATP能量，表现出饱和动力学特征…… 随后的步骤则需要GTP水解供能……</blockquote>王金发：<blockquote>主动运输的能量，由ATP和GTP提供……</blockquote>MBoC：未提及ATP的作用。现在对这一问题进行一探讨，以下文段来…”

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长河：​/* 7.2.2.3 NLS 依赖性受体介导的运输 */

长河：​/* 7.2.2.1 横向扩散-滞留假说 */

长河：​/* 7.2.1 通过 NPC 运输 */

2025年2月21日 (五) 10:37 长河

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长河：/* 7.2.1 通过 NPC 运输 */