A importina é un tipo de carioferina que transporta moléculas de proteínas desde o citoplasma ao núcleo celular uníndose a unha secuencia de recoñecemento especial que teñen esas proteínas, que se chama sinal ou secuencia de localización nuclear (NLS).
Unha importina consta de dúas subunidades, a importina α e a β. Os membros da familia da importina-β poden unirse e transportar o cargamento por si soas, ou poden formar heterodímeros coa importina-α. Cando forman parte dun destes heterodímeros, as importinas-β median a interacción co complexo do poro nuclear, mentres que as importinas-α actúan como proteínas adaptadoras que se unen ao sinal de localización nuclear (NLS) do cargamento. O trímero NLS-Importina-α-Importina-β disóciase unha vez que se une á Ran-GTP dentro do núcleo, e as dúas importinas son recicladas volvendo ao citoplasma para volver utilizarse.
Descubrimento As importinas poden atoparse en forma de heterodímeros de importina-α/β ou como monómeros de importina-β. A importina-α foi illada por primeira vez en 1994 por un grupo no que estaba Enno Hartmann, no Max Delbrück Center for Molecular Medicine. O proceso de importación de proteínas nucleares xa fora determinado en traballos previos, pero as proteínas clave que estaban implicadas non foran dilucidadas ata ese momento. Purificouse dos ovos do anfibio Xenopus unha proteína de 60kDa citosólica, esencial para a importación de proteínas ao núcleo, que tiña un 44% de identidade de secuencia coa SRP1p . Foi clonado, secuenciado e expresado en E.coli, e para reconstruír completamente o transporte dependente de sinal tiveron que combinala con Ran(TC4). Neste estudo atopáronse tamén outros factores estimuladores claves.
A importina-β, a diferenza da importina-α, non ten homólogos directos nos lévedos, pero purificouse neles unha proteína de 90-95kDa que formaba un heterodímero coa importina-α en varios experimentos. Entre estes estaba un estudo liderado por Michael Rexach e outros por Dirk Görlich. Estes grupos atoparon que a importina-α require outra proteína, a importina-β, para funcionar, e que en conxunto forman unha molécula receptora para o sinal de localización nuclear (NLS) das proteínas a transportar, o que permite o seu transporte ao núcleo. Desde estes descubrimentos iniciais de 1994 e 1995, descubríronse un conxunto de xenes de importina, como IPO4 e IPO7, que facilitan a importación de proteínas lixeiramente distintas, debido á súa diferente estrutura e localización.
Estrutura
Importina-α Unha gran proporción da proteína adaptadora importina-α está constituída por repeticións armadillo (ARM) dispostas en tándem. Estas repeticións poden poñerse unhas enriba das outras para formar unha estrutura curvada, que facilita a unión ao NLS de proteínas cargamento específicas. O maior sitio de unión ao NLS encóntrase cara ao extremo N-terminal, e hai un sitio menor no extremo C-terminal. Ademais das repeticións armadillo, a importina-α contén tamén unha rexión N-terminal de 90 aminoácidos, responsable da unión coa importina-β, chamada IBB (dominio de unión da importina-β , Importin-β binding). Este é tamén un sitio de autoinhibición , e está implicado na liberación do cargamento unha vez que a importina-α chega ao núcleo.
Importina-β A importina-β ten a estrutura típica da gran superfamilia das carioferinas. A base desta estrutura son 18-20 repeticións en tándem do motivo HEAT. Cada unha destas repeticións contén dúas hélices alfa antiparelales unidas por un xiro, que se colocan unhas enriba das outras para formar a estrutura global da proteína.
Para transportar o cargamento cara ao núcleo, a importina-β debe asociarse cun complexo do poro nuclear. Isto faino formando enlaces febles transitorios coas nucleoporinas do poro en varios motivos fenilalanina-glicina (FG ou Phe-Gly). As análises cristalográficas mostraron que estes motivos se unen á importina-β en petos hidrofóbicos pouco profundos que se encontran na súa superficie.
Ciclo de importación de proteínas nucleares A función primaria das importinas é mediar a translocación de proteínas con sinais de localización nuclear ao núcleo, atravesando os poros nucleares, nun proceso coñecido como ciclo de importación de proteínas nuclear.
Unión ao cargamento O primeiro paso deste ciclo é a unión do cargamento. A importina pode realizar esta función en forma de importina-β monomérica, pero xeralmente require ademais a presenza da importina-α, que actúa como proteína adaptadora para as proteínas do cargamento (por medio de interactions co NLS). O NLS é unha secuencia de aminoácidos básicos que etiqueta a proteína como un cargamento que debe ser transportado ao núcleo. Unha proteína cargamento pode conter un ou dous destes motivos, que se unen aos sitios maior e/ou menor específicos para eles que ten a importina-α. miniatura|O ciclo Ran-GTP para a importación de proteínas nucleares.
Transporte do cargamento Unha vez que se une a proteína cargamento que debe ser transportada, a importina-β interacciona co complexo do poro nuclear, e o complexo formado pola importina e o cargamento difunde desde o citoplasma ao núcleo a través do poro. A taxa de difusión depende tanto da concentración da importina-α presente no citoplasma coma da afinidade da unión entre a importina-α e o cargamento. Unha vez dentro do núcleo, o complexo interacciona coa GTPase da familia Ras, Ran-GTP. Isto causa a disociación do complexo ao alterar a conformación da importina-β. A importina-β queda unida a Ran-GTP, e lista para ser reciclada.
Liberación do cargamento Agora que o complexo importina-α/cargamento está libre da importina-β, pode liberarse a proteína cargamento no núcleo. O dominio de unión á importina-β (IBB) N-terminal que ten a importina-α contén unha rexión auto-reguladora que imita o motivo NLS. A liberación da importina-β deixa libre esta rexión e permite que se curve e compita por unirse coa proteína cargamento no sitio maior de unión ao NLS. Esta competición fai que se libere a proteína. Nalgúns casos, poden empregarse factores de liberación específicos como Nup2 e Nup50 para axudar a esta liberación do cargamento.
Reciclaxe de importinas Finalmente, para que a importina-α regrese ao citoplasma debe asociarse co complexo Ran-GTP/CAS (un factor de exportación nuclear), que facilita a súa saída do núcleo. A proteína CAS (cellular apoptosis susceptibility, susceptibilidade á apoptose celular) é un membro da superfamilia importina-β de carioferinas e é definida como un factor de exportación nuclear. A importina-β regresa ao citoplasma, aínda unida á Ran-GTP. Unha vez que está no citoplasma, a Ran-GTP é hidrolizada pola RanGAP, formando Ran-GDP, e liberando as dúas importinas, que poderán volver actuar. É esta hidrólise do GTP a que proporciona a enerxía necesaria para que funcione todo o ciclo. No núcleo, o factor GEF cargará Ran cunha molécula de GTP, que é despois hidrolizada pola GAP no citoplasma, como xa se mencionou. Esta actividade de Ran permite o transporte unidireccional das proteínas.
Importinas e doenzas Hai varias doenzas e patoloxías que están asociadas con mutacións ou cambios na expresión das importinas-α e β.
As importinas son proteínas reguladoras vitais durante o proceso da gametoxénese e a embrioxénese. Como resultado, viuse que unha alteración nos patróns de expresión das importinas-α causa defectos na fertilidade da mosca Drosophila melanogaster.
Hai tamén estudos que ligan a alteración da importina-α con algúns casos de cancro. Estudos do cancro de mama implicaron nel unha forma truncada da importina-α na cal falta o dominio de unión ao NLS. Ademais, a importina-α transporta a proteína do xene supresor de tumores BRCA1 (proteína de susceptibilidade tipo 1 ao cancro de mama, breast cancer type 1), ao núcleo. A sobreexpreión da importina-α foi ligada a malas taxas de supervivencia en certos pacientes de melanoma.
A actividade de importina está tamén asociada con algunhas patoloxías virais. Por exemplo, na vía de infección do virus Ebola, un paso clave é a inhibición da importación nuclear de PY-STAT1. Isto prodúcese porque o virus secuestra a importina-α no citoplasma, o que significa que xa non pode unirse ao seu cargamento no NLS. Como resultado, a importina non pode funcionar e a proteína cargamento que debía ser transportada ao núcleo permanece no citoplasma.
Tipos de cargamento Por medio das importinas poden transportarse ao núcleo cargamentos de proteínas moi diferentes. A miúdo, proteínas diferentes requirirán diferentes combinacións de &alfa; e β para poder translocarse. Algúns exemplos de diferentes cargamentos son os seguintes: Cargamento Receptor de importación SV40 Importina-β e importina-α Nucleoplasmina Importina-β e importina-α STAT1 Importina-β e NPI-1 (tipo de importina-α) TFIIA Importina-α non requiridaU1A Importina-α non requirida
Xenes de importinas humanas Aínda que a importina-α e a importina-β se usan para describir as importinas en xeral, en realidade as importinas son unha gran familia de proteínas con moitos membros, que comparten unha estrutura e funcións similares. Identificáronse varios xenes para as importinas α e β, algúns dos cales se indican na lista seguinte. Nótese que a miúdo os nomes carioferina e importina se usan indistintamente. Importina: IPO4, IPO5, IPO7, IPO8, IPO9, IPO11, IPO13 Carioferina-α: KPNA1, KPNA2, KPNA3, KPNA4, KPNA5, KPNA6 Carioferina-β: KPNB1
Notas
Véxase tamén Outros artigos Carioferina Sinal de localización nuclear (NLS) Ran (proteína) Complexo do poro nuclear Transporte nuclear
Ligazóns externas http://www.rcsb.org/pdb/101/motm.do?momID=85 http://www.uniprot.org/uniprot/Q14974 http://www.ebi.ac.uk/interpro/entry/IPR002652
Este artigo contén textos en dominio público procedentes de Pfam e InterPro IPR002652 e IPR001494.
Categoría:Proteínas