定義
核膜孔輸送とは、小分子の受動拡散と、大型タンパク質やRNA–タンパク質複合体の受容体依存性輸送を組み合わせて、核と細胞質の組成を分ける仕組みである。運搬対象が持つ核移行シグナルまたは核外移行シグナルをカリオフェリンが認識し、核内に多いRan-GTPと細胞質に多いRan-GDPの勾配が輸送方向を決める。
イメージ
核膜孔を単なる穴ではなく、通行証と往復便を備えた関所と考える。核内へ向かう便は細胞質で荷物を積み、核内のRan-GTPに出会うと荷物を降ろす。核外へ向かう便は核内でRan-GTPとともに荷物を積み、細胞質でGTPが加水分解されると荷物を放す。
仕組み
核膜孔複合体は多数のヌクレオポリンからなり、FG反復領域が選択的な障壁を作る。小分子は濃度勾配に従って通過するが、大型分子はインポーチンまたはエクスポーチンへ結合する。古典的核内移行では、インポーチンαが核移行シグナルを認識し、インポーチンβとともに核膜孔を通過する。核内でRan-GTPがインポーチンβへ結合すると荷物が解離する。核外移行ではCRM1などのエクスポーチンが、核外移行シグナルを持つ荷物とRan-GTPの三者複合体を作る。細胞質へ出るとRanGAPによるGTP加水分解で複合体が解離する。核内のRCC1はRan-GTPを産生し、細胞質のRanGAPはRan-GDPを作るため、核内外の勾配が維持される。
例
ステロイド受容体はリガンド結合によって核移行シグナルが露出し、インポーチン依存的に核へ移行して転写を変える。NF-κBは通常IκBによって細胞質に保持されているが、IκBが分解されると核へ移行する。核内濃度は、核内移行だけでなく核外移行と核内保持の速度でも決まる。