点击显示 收起
RNA和核糖体等遗传物质从细胞核迁移至细胞质是细胞能够生成基本生物学功能所必需的蛋白质的关键组成要素。然而到现在为止，人们都认为核孔复合物是这些遗传物质在细胞核与细胞质间运输的唯一途径。
近日来自美国麻省大学医学院的Vivian Budnik博士、Melissa J. Moore博士及同事们在新研究中揭示了一种新的出芽机制，利用与某些病毒非常相似的过程，能够将大的核糖核蛋白颗粒（ribonucleoprotein particle）从细胞核转运到细胞质。这一研究发现在线发布在5月11日的《细胞》（Cell）杂志上。
美国麻省大学医学院生物化学与分子药理学教授Moore说：“这篇论文的研究结果从根本上改变了我们对于mRNA出核转运的理解。除了经典的途径通过核孔复合物转运mRNA，我们现在知道大的RNA转运颗粒可以在细胞核中被装配，通过一种从前被认为仅为疱疹病毒所利用的出芽机制将其运出。”
神经生物学教授Budnik说：“这项研究有助于解开RNA支持突触后装置发育的机制。它提供了细胞核与细胞质间通讯的新数据，对于累及核被膜的肌营养不良和疱疹病毒感染例如带状疱疹等疾病具有重要的意义。”
沿着核膜表面，核孔为某些分子例如mRNA、tRNA和核糖体提供小的开口，允许它们跨过核膜这一分隔细胞核的物理障碍进行转运。一旦进入到细胞质中，这些遗传物质会被细胞利用作为工厂和蓝图来生成蛋白质。在某些细胞中，这些RNA会结合在转运颗粒中，通过转运颗粒携带至细胞的精确位点合成该位点所需的特异蛋白质。
Moore 说：“当我们按比例看到这些转运颗粒时，发现他们实在是大到无法通过核孔复合物。这些转运颗粒首先在何处装配，一直是个悬而未解的问题。如果是在细胞核中，那么它们是如何进入到细胞质中的呢？”
Budnik努力想了解突触是如何形成及与邻近的肌肉细胞通讯的，他发现这些大的颗粒借助一种新途径以核糖核蛋白（RNP）颗粒形式跨越了核膜转运。具体来说，Budnik和同事们正在研究运动神经元分泌的Wnt/wingless (Wg)蛋白是如何触发邻近肌肉细胞上的DFrizzled2 (DFz2)受体相关反应的。Wg 和 DFz2之间的互作最终导致了一部分DFz2进入到肌肉细胞核中，围绕包含mRNA的大RNP颗粒积聚。一旦它们达到肌肉细胞质中的最终目的地，这些RNAs会负责生成对于提高运动神经元和肌肉细胞连接大小至关重要的突触蛋白。
在研究这一过程的同时，Budnik和同事们目睹了这些大颗粒以一种不同寻常的方式离开了肌肉细胞核。Budnik实验室前博士后研究员、当前为美国俄勒冈健康与科学大学的研究助理教授的Sean D. Speese博士说：“令人感到惊讶的是，核DFz2-large-RNPs利用了一种不寻常的机制离开了细胞核，它似乎并不依赖核孔，而是与疱疹病毒离开核被膜的方式非常相似。
在感染过程中，疱疹病毒颗粒在核中组装。但是它们由于太大无法通过核孔出来。转而，它们以出芽的方式通过核被膜的双膜。为了离开核，围绕病毒的蛋白质外鞘会破坏核纤层（lamina），将核孔复合物锚定到核膜。这使得病毒出芽到内核膜和外核膜间，被内核膜包裹。然后再与外核膜融合于是就将病毒释放到了细胞质中。
“相似的，我们发现DFz2C-RNPs利用了相同的机制和病毒机器到达了细胞质，”Speese说。在肌肉细胞核中DFz2C RNPs招募诸如蛋白激酶C（kinase C）一类的蛋白去破坏核纤层蛋白（lamin），使得它们能够出芽进入内核膜。“在两种情况下，这一过程依赖于A型核纤层蛋白，当其发生突变时与一些肌营养不良和早衰综合征相关，”Speese说。
总的来说，这些研究发现对于我们理解多方面的生物学问题包括RNA运输、突触发育和疱疹病毒均具有重要的影响。
（生物通：何嫱）