南方科技大学最新Nature

核孔复合物(NPC)是介导细胞核与细胞质之间大分子或其组装物交换的双向通道。核糖体亚基的组装中间体，pre-60S亚基和pre-40S亚基，是NPC最大的“货物”之一，这些巨大的核糖核蛋白的输出需要许多输出因子。

2023年5月31日，南方科技大学/清华大学隋森芳团队（南方科技大学为第一单位）在Nature在线发表题为“Nuclear export of pre-60S particles through the nuclear pore complex”的研究论文，该研究报道了酵母NPCs通道中原生pre-60S亚基的冷冻电镜结构。

除了已知的装配因子外，结构中还包括具有输出功能的多个因子。这些因子通常结合到pre-60S亚基的柔性区域或亚基界面，实际上形成了NPC结合的许多锚位点。通过与NPC各种核孔蛋白的苯丙氨酸-甘氨酸(FG)重复序列相互作用，这些因素共同促进了pre-60S亚基通过NPC中央FG重复网络。此外，对NPC内pre-60S亚基轴向和径向分布的硅晶分析表明，单个NPC可同时携带4个pre-60S亚基，并且pre-60S亚基富集在靠近NPC壁的内环区域，溶剂暴露表面面向核孔中心。

核孔复合物(NPC)嵌于两层核膜中，由500多个核孔蛋白(Nups)组成，是细胞内最大的分子机器和双向通道，介导细胞大分子及其组装物的核胞质运输。近年来，通过冷冻电子显微镜(cryo-EM)技术、X射线晶体学、质谱学和人工智能的结合，人们揭开了NPC复杂的三维(3D)结构和精细结构。

核糖体生物发生是一个消耗能量的有序调控过程，涉及200多个核糖体组装因子。核糖体亚基的组装始于核仁，随后是核糖体RNAs的裂解和核糖体蛋白在核仁和核质中的组装等一系列连续过程，最终在细胞质中成熟。作为通过NPC的最大“货物”之一，核糖体前体亚基的出口需要多种特定的核输出因素。许多蛋白质因子已被确定为pre-60S亚基的核输出所必需的，这些因子需要协同工作才能完成输出过程。近年来报道了许多核糖体pre-60S亚基的结构，几乎涵盖了核和细胞质组装阶段的所有主要步骤。然而，这些结构仅包含非常有限的出口过程结构信息，并且在某些核阶段的pre-60S亚基结构中仅可视化了三个输出因子- Bud20, Arx1和Nmd3。这表明在通过NPC在分子水平上输出pre-60S亚基方面存在知识差距。

被NPC通道捕获的pre-60S亚基的原生结构（图源自Nature ）

该研究采用冷冻电镜技术分析了从酵母细胞中纯化的NPCs亲和通道中捕获的内源性pre-60S核糖体亚基，并获得了全局分辨率为2.64 Å的独特pre-60S结构。在该结构中鉴定出大量非核糖体蛋白，包括7个组装因子和14个核输出因子。这些输出因子与NPC中苯丙氨酸-甘氨酸(FG)重复序列的分布和相互作用模式表明，这些因子在pre-60S亚基的NPC输出中发挥了普遍作用，并揭示了大核糖核蛋白(RNP)“货物”通过NPC中FG重复序列填充的孔的转运机制。

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https://www.nature.com/articles/s41586-023-06128-y

本文转载自生物岛

转自：“比臣科研”微信公众号

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