Svelata l’organizzazione del poro nucleare
Il ruolo di “custodi” del nucleo degli NPC e i meccanismi coinvolti nel traffico nucleare sono ben documentati. Ma i meccanismi dei ruoli fondamentali degli NCP nell’organizzazione della cromatina, della regolazione genica e di determinate malattie come la leucemia, che vanno al di là del semplice trasporto, restano oscuri. Per comprenderli è necessaria una conoscenza molto più approfondita dell’organizzazione e della struttura degli NPC. Questo è ciò che ha dato le mosse al progetto NPCCRYOET (A combined approach of cryo-electron tomography and protein tagging for elucidating the structural organization of the human nuclear pore complex), finanziato dall’UE. Gli NPC sono formati prevalentemente da più copie di circa 30 componenti proteiche chiamate nucleoporine (Nups), organizzate come subcomplessi ripetitivi dell’NPC. Non si conosce il modo in cui le Nups sono organizzate per formare la struttura dell’NPC e determinare la loro struttura è una sfida tecnica. I metodi attuali che utilizzano tecniche di marcatura immunogold bidimensionale e tomografia crioelettronica (cryo-ET) hanno una risoluzione insufficiente per identificare il posizionamento preciso dei subcomplessi Nup nella struttura tridimensionale degli NPC. La cryo-ET permette di visualizzare campioni biologici congelati idratati, non intaccati da tecniche dannose per la preparazione dei campioni. Ha fornito informazioni importanti, ma la risoluzione è su scala molecolare, non atomica. I ricercatori di NPCCRYOET hanno migliorato i metodi di frazionamento e criopreparazione subcellulare delle membrane nucleari isolate per la cryo-ET. Hanno sviluppato acquisizione ad alta processività e algoritmi per il calcolo delle medie dei subtomogrammi per la localizzazione ad alta risoluzione delle Nups e la visualizzazione dell’architettura molecolare dell’NPC. Oltre ai protocolli di silenziamento genico per diverse Nup il team ha ottenuto la struttura dell’NPC umano e la localizzazione del subcomplesso Nup214 nell’NPC, con una risoluzione di circa 4 nm. Gli scienziati hanno anche inserito la struttura isolata del subcomplesso umano Nup107 nella mappa dell’NPC umano, mostrando che 32 copie del subcomplesso Nup107 si assemblano in 2 anelli reticolati, uno sul lato citoplasmatico e uno su quello nucleare dell’NPC. I risultati pionieristici della ricerca del progetto NPCCRYOET aprono la strada alla soluzione di un mistero che ha impegnato gli scienziati per decenni. Aprono nuove possibilità per affrontare le tematiche dell’assemblaggio dell’NPC, del trasporto nucleare e dell’organizzazione strutturale, che avranno un profondo impatto sulla salute umana e la terapia delle malattie.
Parole chiave
Subcomplesso, tomografia crioelettronica, marcatura delle proteine, complesso del poro nucleare, nucleoporine
