Question

试述核孔复合体的结构及其功能，并举例说明其功能

Answer 1

答： 结构上，核孔复合体主要由一个多蛋白复合体，由约30个不同的核孔蛋白构成；功能上，核孔复合体可以看做是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，并且是一个双功能、双向选择性的亲水性核质交换通道。 如细胞核内的DNA复制及RNA转录所必须的各种酶类均需先在胞质中合成后再转运至胞核；而胞质中蛋白合成所需的tRNA·mRNA等均需在胞核中合成，再运至胞质参与蛋白质合成的相应环节。

Answer 2

结构上，核孔复合体主要由蛋白质构成；功能上，核孔复合体可以看做是一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，并且是一个双功能、双向性的亲水性核质交换通道

Answer 3

核孔复合体
定义：镶嵌在核孔上的复杂结构
结构模型
1）胞质环（cytoplasmicring）：外环，位于核孔边缘胞质面侧；
2）核质环（nuclearring）：内环，内环上对称连有8条纤维，形成核蓝结构
3）辐（spoke）：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状8重对称。
柱状亚单位（columnsubunit）：位于核孔边缘，连接内外环，起支持作用
腔内亚单位(luminalsubunit)：接触核膜部分的区域。
环带亚单位（annularsubunit）：在柱状亚单位之内，靠近核孔复合体中心部位。
4）柱（中央栓）（centralplug）：位于核孔中心，呈颗粒或棒状。
核孔复合体功能
1）核质交换的双向选择性亲水通道
双功能：被动扩散和主动运输
双向性：入核和出核
2）通过核孔复合体的被动运输
一般10nm的分子可以被动运输的方式自由出入核孔复合体，有的则由于含有信号序列或者和其它的分子结合成大分子而不能自由出入核孔复合体。
3）通过核孔复合体的主动运输
通过核孔复合体的主动运输主要是指亲核蛋白的入核，RNA分子及核糖核蛋白颗粒（SNP）出核运输，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：
①对运输颗粒大小的限制；
②是信号识别和载体介导的过程；
③双向性：蛋白质的入核；RNA和核糖体亚单位的出核。
4）亲核蛋白与核定位信号
亲核蛋白（karyophilicprotein）
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，进入核之后一直滞留在其中执行功能；穿梭于核质之间行驶功能。
核定位信号(nuclearlocalizationsignal，NLS)：核质蛋白的C端有一个信号序列，可引导蛋白质进入细胞核
5）亲核蛋白入核转运的步骤
结合：需NLS识别并结合importin；
转运：需GTP水解提供能量
6）核质蛋白向细胞核的输入可描述如下：①蛋白与NLS受体，即imporinα/β二聚体结合；②货物与受体的复合物与NPC胞质环上的纤维结合；③纤维向核弯曲，转运器构象发生改变，形成亲水通道，货物通过；④货物受体复合体与Ran-GTP结合，复合体解散，释放出货物；⑤与Ran-GTP结合的imporinβ，输出细胞核，在细胞质中Ran结合的GTP水解，Ran-GDP返回细胞核重新转换为Ran-GTP；⑥imporinα在核内exportin的帮助下运回细胞质
7）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5srRNA与tRNA的核输出由蛋白质介导；
RNA聚合酶II转录的hnRNA，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；
细胞核中既有正调控信号保证mRNA的出核转运，也有负调控信号防止mRNA的前体被错误地运输，后者与剪接体(spliceosome)有关。
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(NuclearExportSignal，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信号。
入核转运与出核转运之间有某种联系，它们可能需要某些共同的因子。