Ran的GTPase活性及其生物学功能研究进展

核内小分子GTP结合蛋白(a small nuclear GTP-binding protein,Ran)是一种分布于真核细胞核内含量十分丰富的小分子GTP酶,是Ras基因大家族中的一员。Ran具有多种生物学功能,参与调节核物质转运,调控核膜装配、纺锤体组装、DNA复制、RNA转录、加工和运输、细胞周期及LPS信号传导等。

细胞核质转运受体Importin β家族与转运调控

核质转运是真核细胞的基本生命活动之一。Importinβ家族的蛋白质成员作为核质转运的受体,负责细胞内大部分蛋白质和核酸等生物大分子的跨核膜运输。同时,细胞通过多种方式对核质转运的过程进行精确调控,使底物能够在正确的时间与空间发挥功能,保证细胞增殖与分化的正常进行。核质转运的失调,则使得底物不能正常执行功能,导致个体发育的异常与疾病的发生。

Ran及其结合与调控蛋白在核膜装配过程中的调控作用

核膜在细胞周期中呈现高度的动态性:在细胞分裂的前中期,核膜崩解并分散到细胞质中;在细胞分裂的后期,核膜开始在染色体的表面重新装配,最终形成完整的核膜结构。近期的研究发现,Ran GTP酶、物质转运蛋白importinβ、内层核膜蛋白LBR(lamin B receptor)以及核孔复合体蛋白nucleoporins在核膜重建的过程中起关键性调控作用,并受到细胞周期调控因子p34cdc2激酶的调节。LBR是一个八次跨膜的膜蛋白,主要定位于内层核膜。在细胞分裂的早期,随着核膜崩解,LBR与核膜崩解而生成的小膜泡一起分散到细胞质中;在细胞分裂的后期,通过LBR与importinβ相互结合,含有LBR的膜泡被importinβ携带至染色质的表面参与核膜重建。目前已知p34cdc2激酶对LBR与importinβ介导的核膜重建起重要调控作用。Nucleoporins是核孔复合体主要组分。随核膜崩解,核孔复合体解聚成nucleoporins,分散到细胞质中,或结合到其他亚细胞成分上。细胞分裂后期,核孔复合体伴随核膜装配而组装。