細胞核膜の「核膜孔複合体」を制御する動的メカニズムの新モデルを提示(New model demonstrates how a dynamic mechanism regulates traffic through the nuclear pore complex)

ad

2025-12-02 ロックフェラー大学

米 Rockefeller University ら国際研究チームは、新たな実験および計算モデルにより、NPC — 細胞核と細胞質間の分子の往来を制御する極めて選択的かつ迅速な「分子ゲート」の仕組み — が、これまで考えられてきたような剛直なゲートやゲル状フィルターではなく、動的かつ自己再構築する「流動的なバリア」 であることを実証した。研究では高速原子間力顕微鏡と合成ナノポアの活用により、NPC 内部の柔軟なタンパク質鎖(FG Nups)が輸送因子(transport factors)と連動して絶えず構造を変化させ、必要な分子だけを通過させる動きをリアルタイムで観察。特に、輸送因子と貨物(cargo)が中央部に「プラグ」様の流動構造を作ることで、選択性と速度を両立していることが示された。これにより、これまで対立していた “静的ゲートモデル” と “ゲル/フィルター型モデル” に代わる 統合的な動的メカニズムモデル が提示された。さらには、この理解ががんや神経変性疾患など NPC 構造の異常が関与する病態の解明、および薬物送達・分子ふるいなどバイオテクノロジーへの応用につながる可能性も示されている。

<関連情報>

カリオフェリンは核膜孔複合体輸送バリアの動的組織を再構築する Karyopherins remodel the dynamic organization of the nuclear pore complex transport barrier

Toshiya Kozai,Javier Fernandez-Martinez,Larisa E. Kapinos,Paola Gallardo,Trevor van Eeuwen,Martin Saladin,Roi Eliasian,Adam Mazur,Wenzhu Zhang,Jeremy Tempkin,Radhakrishnan Panatala,Maria Delgado-Izquierdo,Raul Escribano-Marin,Qingzhou Feng,Chenxiang Lin,Andrej Sali,Brian T. Chait,Barak Raveh,Liesbeth M. Veenhoff,Michael P. Rout & Roderick Y. H. Lim
Nature Cell Biology  Published:02 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41556-025-01812-9

細胞核膜の「核膜孔複合体」を制御する動的メカニズムの新モデルを提示(New model demonstrates how a dynamic mechanism regulates traffic through the nuclear pore complex)

Abstract

Nuclear pore complexes (NPCs) mediate selective exchange of macromolecules between the nucleus and cytoplasm, but the organization of their transport barrier has been a matter of debate. Here we used high-speed atomic force microscopy, complemented with orthogonal in vitro and in vivo approaches, to probe the dynamic behaviour of the NPC central channel at millisecond resolution. We found that nuclear transport factors dynamically remodel intrinsically disordered phenylalanine-glycine (FG) domains tethered within the NPC channel, partitioning the barrier into two zones: a rapidly fluctuating annular region and a highly mobile central plug. Increased FG-repeat density in mutant NPCs dampened barrier dynamics and impaired transport. Notably, NPC-like behaviour was recapitulated in DNA origami nanopores bearing transport factors and correctly tethered FG domains but not in in vitro FG hydrogels. Thus, the rotationally symmetric architecture of NPCs supports a nanoscopic barrier organization that contrasts with many of the bulk properties of in vitro FG-domain assemblies.

生物工学一般
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました