Цикл Ran: общее представление
Источником энергии для большинства видов ядерно-цитоплазматического транспорта служит гидролиз GTP . Для сопряжения этого гидролиза с транспортом в ходе эволюции появилась система реакций, получившая название "цикла Ran". Центральное положение в этой системе, как следует из ее названия, отводят представителю семейства Ras - белку Ran (25 кДа). В дрожжах имеется два гомолога Ran: Gsp1p и Gsp2p ).
Белок Ran является регуляторной GTPазой , причем RanGTP -форма присутствует преимущественно в ядре, а RanGDP - в цитоплазме. Такая асимметричная локализация различных форм достигается с помощью асимметричного распределения между ядром и цитоплазмой белков, активирующих GTP-азную активность Ran и его факторов обмена нуклеотидов.
Перечень главных регуляторов активности Ran:
- RCC1 (RanGEF) - хроматин-ассоциированный фактор обмена нуклеотидов, создает пул RanGTP внутри ядра. Дрожжевой гомолог - Prp20p . Функция фермента заключается в стабилизации нуклеотид-свободной формы Ran, дальнейшее связывание нуклеотида происходит неспецифично, даже есть некоторое предпочтение к GDP . Но, за счет доминирования GTP над GDP в клетке, процесс идет с образованием преимущественно GTP-связанной формы Ran-белка.
- RanGAP1 - цитоплазматический белок, усиливающий собственную GTP-азную активность Ran в сто тысяч раз и тем самым способствующий истощению Ran-GTP в цитоплазме. Дрожжевой гомолог - Rna1p .
- RanBP1 - тоже цитоплазматический белок, он усиливает действие RanGAP1. В цитоплазму Ran поступает обычно в составе экспортируемого комплекса, и в таком окружении Ran устойчив к действию RanGAP1. Функция RanBP1 состоит в том, чтобы снимать это ингибирование. Дрожжевой гомолог - Yrp1p .
- RanBP2 - несмотря на наличие гомологии с RanBP1, является компонентом ядерной поры . Этот белок связывает RanGAP1, если последний ковалентно модифицирован маленьким убиквитин-подобным белком SUMO-1 . Образующийся комплекс локализован на цитоплазматической стороне ядерной мембраны и, по-видимому, участвует в диссоциации комплекса Ran/ экспортин /груз непосредственно после его выхода из ядра ( Gorlich, D., and U. Kutay. 1999 ).
Ran принимает участие как в процессах импорта, так и в процессах экспорта, причем если в первом случае он необходим для диссоциации комплекса груз- импортин(ы) , то во втором он принимает участие в образовании собственно транслоцирующегося в цитоплазму комплекса ( рис. 5 ) ( Gorlich, D. 1998 ). Поскольку импортины выводятся из ядра также по RanGTP-зависимому механизму, этот фактор необходим как для импорта, так и для экспорта макромолекул. Действительно необходимость Ran показана для транспорта, например, таких субстратов, как тРНК , мРНК , U мяРНК , NES-содержащих белков (NES - nuclear export signal ; сигнал ядерного экспорта) и NLS-содержащих белков (nuclear localization signal ; сигнал ядерной локализации). Показана также различная устойчивость разных транспортных путей к ингибиторам цикла Ran , что еще раз подтверждает использование Ran различными системами для транспорта различных субстратов ( Izaurralde, E. et al, 1997 ).
Таким образом, каждый акт транспорта сопровождается уменьшением ядерного пула RanGTP.
