Исследователи впервые расшифровали структуру пор в клеточных ядрах - отверстий, имеющих ключевое значение для функционирования и защиты нашей ДНК, сообщает команда Мяо Ю из Университета Майнца в Nature.
Наш генетический материал хранится в ядре клетки и отделен от остальной ее части мембраной. В нее встроено около 2000 пор, примерно из 1000 белков каждая. Они нужны для поступления в ядро и удаления оттуда сигнальных веществ, РНК и продуктов метаболизма. Ядерные поры пропускают молекулы, необходимые для функционирования клетки, и блокируют патогены или токсины - в среднем несколько десятков тысяч "посетителей" в минуту. Но как?
Уже было понятно, что к каркасу ядерной поры прикреплены многочисленные белки, которые, словно щупальца, входят вглубь центрального отверстия и образуют проницаемый барьер, блокирующий прохождение крупных поступлений. Однако было неясно, как устроены и как блокируют нарушителей эти белки, так как они состоят из неупорядоченных последовательностей без фиксированной трехмерной укладки и структуры, постоянно движутся и гибко меняют свою форму.
Чтобы разобраться в этом клубке щупалец, Ю и ее коллеги применили сочетание синтетической биологии и многомерной флуоресцентной микроскопии с компьютерным моделированием. Они смогли сделать вывод о возможном расположении белков, а затем определить, как те ведут себя в живой клетке. Впервые ученым удалось визуализировать ворота в центр управления человеческими клетками.
Оказалось, что примерно 300 щупалец ядерной поры образуют сеть, которую невозможно воссоздать в пробирке. Сложные взаимодействия этих белков могут происходить только в живой клетке и в среде ядерной поры. Это объясняет, почему образцы клеток, подготовленные для визуализации, показывали лишь отверстие вместо ветвей папоротника.
Анализ показал, что белки ядерной поры постоянно движутся, образуя защитный щит из извивающихся, похожих на спагетти молекул. Вирусы или бактерии слишком велики, чтобы проникнуть сквозь это сито. При этом крупные молекулы, необходимые клеткам ядра, могут пройти, если у них есть "входной билет" в виде определенных химических последовательностей.
Расшифровав структуру внутренней части поры, команда Мяо Ю открывает новую эру исследований транспортных процессов в ядре клетки.
