核孔复合体
出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第779页（3467字）
核孔复合体由核孔和环绕核孔的环体组成，系中等电子密度复杂的蛋白质结构，分子量108以上，是细胞核质间通讯和物质交换的控制点。
PC直径约为1200×10－10m，在90×10－10m分辨率电镜下两端各有一外环，每环8个亚基均与内环相连，中央为半径约4．5nm的含液中央通道。偶见两端有丝伸出，似是核运输的轨道。在对亲核分子应答中，中央通道可扩展到26nm，让大分子通过。中央通道壁含8～11种核孔蛋白(nucleoporin)，它们均含0－连接的N－乙酰葡糖胺。1990年戴维斯(Davis)等提出NUP1和NSP1中部所含间以高电荷短区的简并性串联重复是核孔蛋白的共同特征。该重复形成β－折迭，而间区形成α－螺旋。
PC由gp120和gp190等糖蛋白固着于核被膜。1984年霍尔(Hall)等报道酵母位核信号(NLS)与高等生物相似。
1989年艾伦(Allen)等报道二者PC结构相似，卡林里奇(Kalinich)等报道酵母核能摄入SV40大T抗原和核质素。
故PC是保守的。
细胞核运输与其他运输系统区别是：(1)它是选择性双向过程；(2)对小分子和离子提供扩散通道而对大分子提供选择性转运。1965年费尔德赫(Feldherr)首先用胶体金实验证明PC介导核运输。
核孔扩散极限为直径9nm，50nm的核糖核蛋白转运时变长变细。1976年埃沃斯(Avers)发现PC含有Mg2+激活的ATP酶。1986年哥德法布(Goldfarb)发现蛋白质核输入有饱和现象。
故蛋白质转运入核是主动过程。
蛋白质入核首先必须具有位核信号，又称靶核信号或亲核信号。1982年丁沃(Dingwall)发现核质素断裂后仅一半能入核，原无法通过的大金粒用其包裹也能入核。
1984年凯尔德朗(Kalderon)等发现SV40病毒T抗原含有位核顺序，迄今已在核质素等几十种蛋白发现了类似顺序。位核信号由几个碱性残基(Lys和Arg)组成，两侧常有Pro或Gy以防α－螺旋形成。
亲核性由电荷的空间分布状态决定。
核层蛋白A的位核信号在翻译后5min便使总量1／2的肽完成核输入的结合阶段。酵母蛋白激酶亚基cdc 13以其N－端3个位核信号区将无信号的调节亚基cdc2带过核孔。
位核信号介导的输入反应分两个步骤：(1)结合，信号结合于PC；(2)转移，蛋白依赖ATP穿过中央通道。
1989年埃杰(Akey)等证实核质素先结合于PC“转运器”的外层，再经中央部分移入。
1991年米考德(Mickaud)等证明多聚(Lys)－BSA与核质素竞争PC中同一限制性成分，多聚(Lys)－BSA抑制［125I］小牛胸腺组蛋白H1输入，H1又抑制［125I］核质素输入。1991年李(Lee)等用配位体印迹法证实部分纯化的PC蛋白p67特异性识别组蛋白H2B位核顺序和SV40 T抗原位核顺序。故PC含信号受体成分。抗Asp-Asp-Asp-G1u-Asp人工肽抗体能结合于PC，并阻止亲核蛋白输入HeLa细胞核，说明受体含类似顺序。用此抗体分离到69kd受体蛋白。
1989年斯尔伍尔(Silver)报道了另两种受体蛋白(270kd，59kd)。信号与受体结合不需要ATP。
核输入的另一决定因素是ATP。1990年纽美叶(Newmeyer)等发现缺少ATP信号肽－金不能通过核孔，停留在结合阶段。
1991年贝里澳斯(Berrios)等证明雄果蝇PC含ATP酶的多肽是肌球蛋白重链样分子，其特异性抗体与肌肉肌球蛋白起交叉反应，但编码基因不同。故认为肌球蛋白分子的头部组成了PC的8个亚基，尾部聚成中央通道壁。
输入时ATP由头部ATP酶水解。
大量证据证明核孔蛋白介导了转移步骤，特异性抗体或麦胚凝集素与其糖基结合，蛋白便不能通过核孔，停留于结合阶段。1989年本纳温特(Benavente)等报道单克隆抗体PI1几乎完全抑制昆虫、爪蟾、哺乳类的核输入。1988年纽美叶等证明去除核孔蛋白，核孔形态正常但转移功能受损，1990年芬莱(Finlay)等提出结合阶段也受损。
蛋白质核输入的调控因素有：(1)细胞周期依赖性磷酸化作用，1991年莫尔(Moll)等报道酵母HO核酸内切酶转录因子SW15的位核信号被信号区内及附近3个磷酸化Ser抑制，仅在G1期Ser脱磷酸化才能入核，此外还有2个Lys，其突变减缓核输入；(2)翻译后修饰、亚基反应或与其他蛋白结合，抑制了信号受体识别或掩蔽了信号，果蝇胚细胞核内d1蛋白浓度决定背腹分化，其与ct蛋白结合留于胞质，toll蛋白则促其入核，平截人生长素分子很小但不入核，与原胸腺素或拟胸腺素结合便大量入核，转录因子NF－KB入核须先脱离胞质固着物；(3)配位体的结合，表皮生长因子或胰岛素的受体复合物使PC蛋白变构，引起3T3成纤维细胞核输入呈剂量依赖性增加(江(Jiang)等，1990)，1985年纳格(Nigg)等报道cAMP使蛋白激酶催化亚基从调节亚基脱落而入核，固醇类激素亦使其受体与固着蛋白HSP 90脱离而入核；(4)其他因素，如爪蟾卵母细胞c－myc蛋白须受精后才能通过核孔，家兔黄体酮受体除位核信号外还须激活DNA结合区才能入核，1990年纽美叶等还报道信号与受体的结合必须有细胞溶质中的核输入因子1参加，因子2增强因子1的作用。
RNA通过核孔入核机制有所不同。
1990年汉姆(Hamm)等证明爪蟾卵母细胞mRNA前体拼接辅因子U snRNP入核信号来自本身的U snRNA。该信号包括一个三甲基鸟苷帽和至少结合于一种U snRNP蛋白两种因素。双成分信号的意义可能是确保装配完整并经过加工的U snRNP才能入核，可能一成分与PC识别，另一成分参与转移步骤。
核输出的信号尚不了解，但输出速度很快，新合成病毒RNA在感染后几小时就运到胞质，核仁素及六聚体p38虽体积很大，但出核速度亦很快，抗核孔蛋白抗体也阻止5sRNA输出，故1989年波勒(Borer)等提出核输出也是主动过程。
另一方面有证据表明某些蛋白参与核输出。爱滋病毒衣壳特异性RNA需Rev蛋白才能进入胞质，新装配的流感病毒RNP与病毒基质蛋白M1结合才能入质，感染别的细胞后又脱离M1而穿过核孔，5s RNA出核前也需与TF Ⅲ A或La蛋白结合，包裹多聚(dA)或(dI)的大分子能立即被运送出细胞核。
对PC研究的另一热点是其在有丝分裂过程中的解聚和装配。一般认为前期核被膜崩溃时PC解聚成较大的复合物分散到胞质，PC丢失可能发生在核膜解体之前，关于PC重建有两种观点：(1)1984年洛卡(Lohka)等提出的小泡前体模型认为膜泡先结合于染色质并侧向融合成扁囊后，由gp210等PC成分参与形成核孔；(2)1988年席汉(Sheehan)等提出的前孔模型认为PC先在解凝聚染色质表面(成核位点)装配，然后起膜泡受体的作用。
维格斯(Vigers)等1991年发现细胞溶质中含两种小泡状被膜前体成分，其中B成分把膜块引向染色质，并参与PC装配，A成分仅提供膜块。B成分相对比例高时新建被膜中核孔密度增高。
1991年戴保瓦莱(Dabauvalle)等在缺少DNA条件下培养爪蟾卵“建核提取物”形成了密布PC的环片，PC出现很早，含有p68。去除p68所建人工被膜无PC，不能输入核质素和核层蛋白LⅡ。
加入麦胚凝集素得类似结果，故核被膜重建和PC的装配是两个独立但又有内在联系的过程。人工装配的不含核孔蛋白的PC不能结合或转运信号蛋白，但形成了有扩散功能的中央通道。
加入爪蟾或大鼠核孔蛋白后可完全修复。
。【参考文献】：1 Berrios M" et al. Localization of a myosin heavy chain-like
(江苏教育学院胡明副教授撰)