Odkrycie organizacji poru jądrowego
NPC odgrywają rolę jądrowych portierów oraz uczestniczą w mechanizmach ruchu między cytoplazmą a jądrem, co zostało dobrze udokumentowane. Nie jest jednak jasny ich udział w procesach wykraczających poza transport komórkowy: w organizacji chromatyny i regulacji genetycznej oraz występowaniu pewnych chorób, takich jak białaczka. Wyjaśnienie tego zagadnienia wymaga większej wiedzy o organizacji i strukturze NPC. Zainicjowano w związku z tym finansowany przez UE projekt NPCCRYOET (A combined approach of cryo-electron tomography and protein tagging for elucidating the structural organization of the human nuclear pore complex). NPC są uformowane głównie z wielu kopii około 30 składników białkowych zwanych nukleoporynami (Nup). Są one uorganizowane jako powtarzające się subkompleksy NPC. Nie wiadomo, jak się układają tworząc rusztowanie NPC, a określenie jego struktury jest wyzwaniem natury technicznej. Obecne metody korzystające z dwuwymiarowych technik immunologicznego znakowania złotem i tomografii krioelektronowej (cryo-ET) mają niewystarczającą rozdzielczość do identyfikacji dokładnego umiejscowienia subkompleksów Nup w trójwymiarowej strukturze NPC. Cryo-ET umożliwia wizualizację zamrożonych, uwodnionych próbek biologicznych, niezmienionych przez szkodliwe techniki przygotowawcze. Umożliwia to istotne obserwacje, lecz rozdzielczość jest molekularna a nie atomowa. Badacze projektu NPCCRYOET ulepszyli metody frakcjonowania subkomórkowego i mrożenia izolowanych błon jądrowych do cryo-ET. Stworzyli wysokoprzepustowe techniki pobierania i uśredniania subtomogramu do wysokorozdzielczej lokalizacji białek Nup i wizualizacji molekularnej architektury NPC. Po stworzeniu protokołów wyciszania kilku genów Nup zespół uzyskał strukturę ludzkiego NPC i lokalizację subkompleksu Nup214 w obrębie NPC z rozdzielczością około 4 nm. Następnie naukowcy dopasowali wyizolowane struktury ludzkiego subkompleksu Nup107 do planu ludzkiego NPC, co pokazało, że 32 kopie subkompleksu Nup107 składają się na 2 posiatkowane pierścienie po cytoplazmatycznej i jądrowej stronie NPC. Przełomowe wyniki projektu badawczego NPCCRYOET utorowały drogę do rozwiązania tajemnicy nurtującej naukowców od dekad. Umożliwi to badanie budowy i organizacji strukturalnej NPC oraz transportu jądrowego, co będzie miało wpływ na ludzkie zdrowie i leczenie chorób.
Słowa kluczowe
Subkompleks, tomografia krioelektronowa, znakowanie białek, kompleks poru jądrowego, nukleoporyny
