W importyny są rodziną białek typu karyopherin przenoszenia białka z zewnątrz do wnętrza rdzenia przez wiązanie sekwencji specyficznych zwany sygnał lokalizacji jądrowej ( NLS ).
Importin ma dwie podjednostki , importin α i importin β . Importyny β mogą wiązać się z białkami docelowymi i transportować je bezpośrednio lub tworzyć heterodimery z importiną α. W tym przypadku importyna β zapewnia interakcje z porami jądra, podczas gdy importyna α pełni rolę białka adaptorowego, wiążącego się z sygnałem lokalizacji jądrowej transportowanego białka. NLS trimeru - (importyna α) - (importyna β) dysocjuje po związaniu się do Ran - GTP kompleksu wewnątrz jądra , dwa importyny zawraca do cytoplazmy dla nowego cyklu.
Ważna część podjednostki α, pełniącej rolę białka adaptorowego , składa się z kilku powtórzeń ułożonych tandemowo pancernika . Te powtórzenia mogą się układać razem, tworząc zakrzywioną strukturę, która ułatwia wiązanie z sekwencją lokalizacji jądrowej specyficzną dla transportowanych białek. Miejsce wiązania głównych NLS znajduje się w pobliżu końca N -końcową , wtórne miejsca wiązania w pobliżu końca C -końcową . Kolejne powtarzanie Armadillo The importyna α zawiera region N -końcową 90 pozostałości z aminokwasami, zapewniając połączenie z p importyny i nazwie domeny IBB . Jest to również miejsce autohamowania, które jest również zaangażowane w uwalnianie transportowanego białka, gdy importina α znajdzie się w jądrze.
W importyny p mają konstrukcję typową białek Spośród nadrodziny z karyophérines . Mają od 18 do 20 powtórzeń HEAT w tandemie, każde z tych powtórzeń zawiera dwie antyrównoległe helisy α połączone łokciem i których stos stanowi ogólną strukturę białka.
Aby przetransportować białko, z którym się związało, do jądra , importyna β musi związać się z kompleksami porów jądrowych . Osiąga to za pomocą słabych i przejściowych wiązań z nukleoporynami (en) na poziomie ich motywów FG lub Phe - Gly . Analizy krystalografii rentgenowskiej wykazały, że motywy te wiążą się z płytkimi hydrofobowymi kieszeniami na powierzchni β-importiny.
Główną funkcją importyny jest translokacji białka o jądrowego sygnału lokalizacyjnego z cytoplazmy do wnętrza z komórek jądra przez kompleksy porów jądrowych ( NPC ), tak zwanym cyklu. Import białek jądrowych.
Ten cykl zaczyna się od wiązania transportowanego białka. Etap ten można przeprowadzić za pomocą monomeru importyny β , ale generalnie jest to również importyna α tworząca z nią heterodimer i odgrywająca rolę białka adaptorowego wraz z białkami NLS . Ten ostatni jest sekwencja z podstawowych aminokwasów, co oznacza, że białko, które przenosi je jako mające być importowane do jądra. Białko docelowe może przenosić jeden lub dwa takie sygnały, które wiążą się z pierwszorzędowymi i drugorzędowymi miejscami wiązania importyny α.
Gdy białko, które ma być transportowane, wiąże się z importiną, importyna β wchodzi w interakcję z kompleksem portu jądrowego w celu dyfuzji do wnętrza jądra z cytoplazmy. Prędkość dyfuzji zależy zarówno od stężenia alfa importynę w cytoplazmie, ale również na powinowactwo z alfa importynę białka do transportu. Po dotarciu do jądra kompleks białkowy (importin α) - (importin β) oddziałuje z białkiem Ran z nadrodziny Ras (fr) , co wywołuje zmianę konformacyjną w importinie β i dysocjuje złożone białko– (importin α) - (importin β) –Ran w białku– (importin α) z jednej strony i (importin β) –Ran– GTP z drugiej strony. Importin β związany z Ran– GTP i jest gotowy do recyklingu.
Z kolei fragment białka– (importin α) dysocjuje w jądrze. Mechanizm tej dysocjacji obejmuje domenę IBB regionu N -końcowego importyny α, która zawiera region autoregulacyjny przypominający sygnał NLS. Dysocjacja od importyny β skutkuje uwolnieniem tego miejsca i spowodowaniem, że konkuruje ono z transportowanymi białkami, gdy próbują one związać się z głównym miejscem wiążącym NLS importyny α. To właśnie ten mechanizm zapewnia dysocjację transportowanego białka od importiny α. W niektórych przypadkach specyficzne uwalnianie czynników, takich jak nukleoporyny (en) NUP2 i Nup50 (en), może interweniować, aby ułatwić dysocjację transportowanego białka.
Wreszcie, importyna α wiąże się z kompleksem Ran-GTP / CAS (in), który ułatwia jej wyjście jądra do cytoplazmy. Białko CAS należy do nadrodziny karioferyn i jest czynnikiem eksportującym jądro. Kompleks (importin β) zwraca -Ran-GTP do cytoplazmy, a kompleks Ran-GTP jest hydrolizowany przez aktywujące białko GTPase activity (en) ( GAP ), dając kompleks Ran- GDP , który uwalnia β importin: it to hydroliza GTP, która dostarcza energii na cały cykl importu białka. W jądrze czynnik wymiany nukleotydów guaniny (en) ( GEF ) ładuje białko Ran cząsteczką GTP, która jest następnie hydrolizowana przez białko aktywujące aktywność GTPazy cytoplazmy, to aktywność GTPazy białka Ran, która zapewnia jednokierunkowy charakter transportu białek przez błonę jądrową .
Kilka chorób jest związanych z mutacjami lub zmianami w ekspresji importyny α i importiny β. Importyny odgrywają decydującą rolę w regulacji gametogenezy i embriogenezy . Zatem zmiana w ekspresji importyny α została powiązana z zaburzeniami płodności u Drosophila melanogaster .
Badania wiążą również zmiany w importinie α z niektórymi przypadkami raka . W szczególności rak sutka byłby związany z postacią importyny α, w której brakuje domeny wiążącej sygnału lokalizacji jądrowej . Ponadto wykazano, że importina α importuje białko BRCA1 do jądra. Nadekspresja importyny α jest również związana ze słabymi wskaźnikami przeżycia u pacjentów z niektórymi czerniakami .
Niektóre patologie wirusowe zostały również powiązane z importynami. Jednym z kluczowych etapów zakażenia wirusem Ebola jest zahamowanie importu do jądra białka PY-STAT1 (in) : wirus Ebola jest odbiorcą importu w cytoplazmie, dzięki czemu nie może on już transportować białek do jądra przez wiążące się z ich NLS.