研究表明,“较软”的蛋白质可以更快地进入细胞核

Researchers at the Francis Crick Institute and King's College London have discovered that how soft or rigid proteins are in certain regions can dictate how fast or slow they enter the nucleus.

弗朗西斯·克里克研究所和伦敦国王学院的研究人员发现,蛋白质在某些区域的柔软或坚硬程度可以决定它们进入细胞核的速度或速度

蛋白质需要进出细胞核,细胞核是细胞的控制中心,以提供不同的功能,例如告诉细胞核打开或关闭某些基因。这些蛋白质通过细胞核边缘的一个称为“核孔复合体”的通道交叉。

以前的研究表明,这些蛋白质的大小和组成会改变它们交叉的容易程度,但现在发表在《自然物理学》上的这项研究表明,机械性能也会影响蛋白质通过孔的进入。这篇论文的标题是“结构各向异性导致蛋白质通过核孔的机械定向运输。”

通过追踪蛋白质在单细胞中的运动,研究小组表明,在相同大小和氨基酸组成的蛋白质(其构建块)中,蛋白质“核定位序列”(一种允许蛋白质进入细胞核的特殊序列)附近的机械稳定性会影响它们穿过的速度或速度

他们发现,在这个序列旁边有一个柔软或柔性区域的蛋白质能够更快地进入细胞核

然后,研究人员设计了一个软标签,可以在较硬的蛋白质的序列附近添加,以帮助它们更容易地进入细胞核

这是通过标记转录因子来测试的;一种开启某些基因的蛋白质—称为MRTF,帮助细胞在体内移动。当软标签附着在MRTF上时,它能够更快地进入细胞核,增加细胞的运动

研究人员认为,这可能是一种潜在的有用工具,可以更快地将药物输送到细胞核,或者通过标记转录因子来增加某些基因的活性

弗朗西斯·克里克研究所单分子机制生物学实验室组长、伦敦国王学院生物物理学教授Sergi Garcia Manyes说:“我们已经有了一个根本性的发现,蛋白质的机制,即蛋白质在导致易位的区域的软硬度,控制着它进入细胞核。虽然我们只研究了细胞核孔,但这种机制可以调节进入细胞其他部分,如线粒体或蛋白酶体。知道更灵活的蛋白质可以更快地进入细胞核,可以帮助我们设计出更有针对性的药物。”

Rafael Tapia Rojo,第一作者之一,前博士后克里克大学的M,现任伦敦国王学院生物物理讲师,说:“我们的发现是出乎意料的,令人惊讶的是,使用新设计的光学机械方法,单分子水平的测量如何与细胞水平的测量如此直接地联系在一起。”

研究人员现在正在研究转录因子是如何进化成包含灵活区域的,这些区域使它们更容易进入细胞核