Importina
| |
| PDB 2jdq | |
Carioferina alfa 1
(importina alfa 1) | |
| Identificadores | |
| Símbolo | KPNA1 ; IPOA5; NPI-1; RCH2; SRP1 |
| Entrez | 3836 |
| OMIM | |
| RefSeq | NP_002255 |
| UniProt | P52294 |
| Outros datos | |
| Locus | Cr. 3 :(122.14 – 122.23 Mb) |
| |
| PDB 1f59 | |
Carioferina beta 1
(importina beta 1) | |
| Identificadores | |
| Símbolo | KPNB1 ; IMB1; IPO1; IPOB; Impnb; NTF97 |
| Entrez | 3837 |
| OMIM | |
| RefSeq | NP_001263382 |
| UniProt | Q14974 |
| Outros datos | |
| Locus | Cr. 17 :(45.73 – 45.76 Mb) |
A importina é un tipo de carioferina[1] que transporta moléculas de proteínas desde o citoplasma ao núcleo celular uníndose a unha secuencia de recoñecemento especial que teñen esas proteínas, que se chama sinal ou secuencia de localización nuclear (NLS).
Unha importina consta de dúas subunidades, a importina α e a β. Os membros da familia da importina-β poden unirse e transportar o cargamento por si soas, ou poden formar heterodímeros coa importina-α. Cando forman parte dun destes heterodímeros, as importinas-β median a interacción co complexo do poro nuclear, mentres que as importinas-α actúan como proteínas adaptadoras que se unen ao sinal de localización nuclear (NLS) do cargamento. O trímero NLS-Importina-α-Importina-β disóciase unha vez que se une á Ran-GTP dentro do núcleo,[2] e as dúas importinas son recicladas volvendo ao citoplasma para volver utilizarse.
Descubrimento
[editar | editar a fonte]As importinas poden atoparse en forma de heterodímeros de importina-α/β ou como monómeros de importina-β. A importina-α foi illada por primeira vez en 1994 por un grupo no que estaba Enno Hartmann, no Max Delbrück Center for Molecular Medicine.[1] O proceso de importación de proteínas nucleares xa fora determinado en traballos previos,[3] pero as proteínas clave que estaban implicadas non foran dilucidadas ata ese momento. Purificouse dos ovos do anfibio Xenopus unha proteína de 60kDa citosólica, esencial para a importación de proteínas ao núcleo, que tiña un 44% de identidade de secuencia coa SRP1p Arquivado 02 de abril de 2015 en Wayback Machine.. Foi clonado, secuenciado e expresado en E.coli, e para reconstruír completamente o transporte dependente de sinal tiveron que combinala con Ran(TC4). Neste estudo atopáronse tamén outros factores estimuladores claves.[1]
A importina-β, a diferenza da importina-α, non ten homólogos directos nos lévedos, pero purificouse neles unha proteína de 90-95kDa que formaba un heterodímero coa importina-α en varios experimentos. Entre estes estaba un estudo liderado por Michael RexachArquivado 21 de marzo de 2015 en Wayback Machine.[4] e outros por Dirk Görlich.[5] Estes grupos atoparon que a importina-α require outra proteína, a importina-β, para funcionar, e que en conxunto forman unha molécula receptora para o sinal de localización nuclear (NLS) das proteínas a transportar, o que permite o seu transporte ao núcleo. Desde estes descubrimentos iniciais de 1994 e 1995, descubríronse un conxunto de xenes de importina, como IPO4 e IPO7, que facilitan a importación de proteínas lixeiramente distintas, debido á súa diferente estrutura e localización.
Estrutura
[editar | editar a fonte]Importina-α
[editar | editar a fonte]Unha gran proporción da proteína adaptadora importina-α está constituída por repeticións armadillo (ARM) dispostas en tándem. Estas repeticións poden poñerse unhas enriba das outras para formar unha estrutura curvada, que facilita a unión ao NLS de proteínas cargamento específicas. O maior sitio de unión ao NLS encóntrase cara ao extremo N-terminal, e hai un sitio menor no extremo C-terminal. Ademais das repeticións armadillo, a importina-α contén tamén unha rexión N-terminal de 90 aminoácidos, responsable da unión coa importina-β, chamada IBB (dominio de unión da importina-β , Importin-β binding). Este é tamén un sitio de autoinhibición Arquivado 30 de maio de 2020 en Wayback Machine., e está implicado na liberación do cargamento unha vez que a importina-α chega ao núcleo.[6]
Importina-β
[editar | editar a fonte]A importina-β ten a estrutura típica da gran superfamilia das carioferinas. A base desta estrutura son 18-20 repeticións en tándem do motivo HEAT. Cada unha destas repeticións contén dúas hélices alfa antiparelales unidas por un xiro, que se colocan unhas enriba das outras para formar a estrutura global da proteína.[7]
Para transportar o cargamento cara ao núcleo, a importina-β debe asociarse cun complexo do poro nuclear. Isto faino formando enlaces febles transitorios coas nucleoporinas do poro en varios motivos fenilalanina-glicina (FG ou Phe-Gly). As análises cristalográficas mostraron que estes motivos se unen á importina-β en petos hidrofóbicos pouco profundos que se encontran na súa superficie.[8]
Ciclo de importación de proteínas nucleares
[editar | editar a fonte]A función primaria das importinas é mediar a translocación de proteínas con sinais de localización nuclear ao núcleo, atravesando os poros nucleares, nun proceso coñecido como ciclo de importación de proteínas nuclear.
Unión ao cargamento
[editar | editar a fonte]O primeiro paso deste ciclo é a unión do cargamento. A importina pode realizar esta función en forma de importina-β monomérica, pero xeralmente require ademais a presenza da importina-α, que actúa como proteína adaptadora para as proteínas do cargamento (por medio de interactions co NLS). O NLS é unha secuencia de aminoácidos básicos que etiqueta a proteína como un cargamento que debe ser transportado ao núcleo. Unha proteína cargamento pode conter un ou dous destes motivos, que se unen aos sitios maior e/ou menor específicos para eles que ten a importina-α.[9]
Transporte do cargamento
[editar | editar a fonte]Unha vez que se une a proteína cargamento que debe ser transportada, a importina-β interacciona co complexo do poro nuclear, e o complexo formado pola importina e o cargamento difunde desde o citoplasma ao núcleo a través do poro. A taxa de difusión depende tanto da concentración da importina-α presente no citoplasma coma da afinidade da unión entre a importina-α e o cargamento. Unha vez dentro do núcleo, o complexo interacciona coa GTPase da familia Ras, Ran-GTP. Isto causa a disociación do complexo ao alterar a conformación da importina-β. A importina-β queda unida a Ran-GTP, e lista para ser reciclada.[9]
Liberación do cargamento
[editar | editar a fonte]Agora que o complexo importina-α/cargamento está libre da importina-β, pode liberarse a proteína cargamento no núcleo. O dominio de unión á importina-β (IBB) N-terminal que ten a importina-α contén unha rexión auto-reguladora Arquivado 30 de maio de 2020 en Wayback Machine. que imita o motivo NLS. A liberación da importina-β deixa libre esta rexión e permite que se curve e compita por unirse coa proteína cargamento no sitio maior de unión ao NLS. Esta competición fai que se libere a proteína. Nalgúns casos, poden empregarse factores de liberación específicos como Nup2 Arquivado 02 de abril de 2015 en Wayback Machine. e Nup50 para axudar a esta liberación do cargamento.[9]
Reciclaxe de importinas
[editar | editar a fonte]Finalmente, para que a importina-α regrese ao citoplasma debe asociarse co complexo Ran-GTP/CAS (un factor de exportación nuclear), que facilita a súa saída do núcleo. A proteína CAS (cellular apoptosis susceptibility, susceptibilidade á apoptose celular) é un membro da superfamilia importina-β de carioferinas e é definida como un factor de exportación nuclear. A importina-β regresa ao citoplasma, aínda unida á Ran-GTP. Unha vez que está no citoplasma, a Ran-GTP é hidrolizada pola RanGAP, formando Ran-GDP, e liberando as dúas importinas, que poderán volver actuar. É esta hidrólise do GTP a que proporciona a enerxía necesaria para que funcione todo o ciclo. No núcleo, o factor GEF cargará Ran cunha molécula de GTP, que é despois hidrolizada pola GAP no citoplasma, como xa se mencionou. Esta actividade de Ran permite o transporte unidireccional das proteínas.[9]
Importinas e doenzas
[editar | editar a fonte]Hai varias doenzas e patoloxías que están asociadas con mutacións ou cambios na expresión das importinas-α e β.
As importinas son proteínas reguladoras vitais durante o proceso da gametoxénese e a embrioxénese. Como resultado, viuse que unha alteración nos patróns de expresión das importinas-α causa defectos na fertilidade da mosca Drosophila melanogaster.[10]
Hai tamén estudos que ligan a alteración da importina-α con algúns casos de cancro. Estudos do cancro de mama implicaron nel unha forma truncada da importina-α na cal falta o dominio de unión ao NLS.[11] Ademais, a importina-α transporta a proteína do xene supresor de tumores BRCA1 (proteína de susceptibilidade tipo 1 ao cancro de mama, breast cancer type 1), ao núcleo. A sobreexpreión da importina-α foi ligada a malas taxas de supervivencia en certos pacientes de melanoma.[12]
A actividade de importina está tamén asociada con algunhas patoloxías virais. Por exemplo, na vía de infección do virus Ebola, un paso clave é a inhibición da importación nuclear de PY-STAT1. Isto prodúcese porque o virus secuestra a importina-α no citoplasma, o que significa que xa non pode unirse ao seu cargamento no NLS.[13] Como resultado, a importina non pode funcionar e a proteína cargamento que debía ser transportada ao núcleo permanece no citoplasma.
Tipos de cargamento
[editar | editar a fonte]Por medio das importinas poden transportarse ao núcleo cargamentos de proteínas moi diferentes. A miúdo, proteínas diferentes requirirán diferentes combinacións de &alfa; e β para poder translocarse. Algúns exemplos de diferentes cargamentos son os seguintes:
| Cargamento | Receptor de importación |
|---|---|
| SV40 | Importina-β e importina-α |
| Nucleoplasmina | Importina-β e importina-α |
| STAT1 | Importina-β e NPI-1 (tipo de importina-α) |
| TFIIA | Importina-α non requirida |
| U1A | Importina-α non requirida |
Xenes de importinas humanas
[editar | editar a fonte]Aínda que a importina-α e a importina-β se usan para describir as importinas en xeral, en realidade as importinas son unha gran familia de proteínas con moitos membros, que comparten unha estrutura e funcións similares. Identificáronse varios xenes para as importinas α e β, algúns dos cales se indican na lista seguinte. Nótese que a miúdo os nomes carioferina e importina se usan indistintamente.
- Importina: IPO4, IPO5, IPO7, IPO8, IPO9, IPO11, IPO13
- Carioferina-α: KPNA1, KPNA2, KPNA3, KPNA4, KPNA5, KPNA6
- Carioferina-β: KPNB1
Notas
[editar | editar a fonte]- ↑ 1,0 1,1 1,2 Görlich D, Prehn S, Laskey RA, Hartmann E (1994). "Isolation of a protein that is essential for the first step of nuclear protein import". Cell 79 (5): 767–78. PMID 8001116. doi:10.1016/0092-8674(94)90067-1.
- ↑ Mattaj IW, Englmeier L (1998). "Nucleocytoplasmic transport: the soluble phase". Annu. Rev. Biochem. 67: 265–306. PMID 9759490. doi:10.1146/annurev.biochem.67.1.265.
- ↑ Garcia Bustos J., Heitman J and Hall, M. (1991). "Nuclear Protein Localization". Biochim. Biophys. acta 1071: 83–101.
- ↑ Enenkel C., Blobel G. and Rexach M. (1995). "Identification of a Yeast Karyopherin Heterodimer That Targets Import Substrate to Mammalian Nuclear Pore Complexes". J. Biol. Chem. 270: 16499–502.
- ↑ Görlich D., Kostka S., Kraft R., Dingwall C., Laskey RA.; et al. (1995). "Two different subunits of importin cooperate to recognize nuclear localization signals and bind them to the nuclear envelope". Curr. Biol. 5: 383–92.
- ↑ Conti E., Uy, M., Leighton L., Blobel G. and Kuriyan J, (1998). "Crystallographic analysis of the recognition of a nuclear localization signal by the nuclear import factor karyopherin alpha.". Cell 94: 193–204.
- ↑ Lee SJ., Matsuura Y., Liu SM. and Stewart M. (2005). "Structural basis for nuclear import complex dissociation by RanGTP.". Nature 435: 693–6. doi:10.1038/nature03578.
- ↑ Bayliss R., Littlewood T. and Stewart M. (2000). "Structural basis for the interaction between FxFG nucleoporin repeats and importin-beta in nuclear trafficking.". Cell 102: 99–108.
- ↑ 9,0 9,1 9,2 9,3 Weis K. (1984). "Regulating access to the genome: nucleocytoplasmic transport throughout the cell cycle.". Cell 112: 441–51.
- ↑ Terry LJ., Shows EB. and Wente SR. (2007). "Crossing the nuclear envelope: hierarchical regulation of nucleocytoplasmic transport.". Science 318: 1412–1416. doi:10.1126/science.1142204.
- ↑ Kim IS., Kim DH., Han SM., Chin MU., Nam HJ., Cho HP., Choi SY., Song BJ., Kim ER., Bae YS.; et al. (2000). "Truncated form of importin alpha identified in breast cancer cell inhibits nuclear import of p53.". J Biol Chem 275: 23139–23145. doi:10.1074/jbc.M909256199.
- ↑ Winnepenninckx V., Lazar V., Michiels S., Dessen P., Stas M., Alonso SR., Avril MF., Ortiz Romero PL., Robert T., Balacescu O.; et al. (2006). "Gene expression profiling of primary cutaneous melanoma and clinical outcome.". J Natl Cancer Inst 98: 472–482. doi:10.1093/jnci/djj103.
- ↑ Sekimoto T., Imamoto N., Nakajima K., Hirano T. and Yoneda Y. (1997). "Extracellular signal-dependent nuclear import of Stat1 is mediated by nuclear pore-targeting complex formation with NPI-1, but not Rch1". EMBO J. 16: 7067–7077. doi:10.1093/emboj/16.23.7067.
Véxase tamén
[editar | editar a fonte]Outros artigos
[editar | editar a fonte]- Carioferina
- Sinal de localización nuclear (NLS)
- Ran (proteína)
- Complexo do poro nuclear
- Transporte nuclear
Ligazóns externas
[editar | editar a fonte]- http://www.rcsb.org/pdb/101/motm.do?momID=85Arquivado 17 de abril de 2015 en Wayback Machine.
- http://www.uniprot.org/uniprot/Q14974
- http://www.ebi.ac.uk/interpro/entry/IPR002652
- Importins Medical Subject Headings (MeSH) na Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.
