第十一讲 细胞核及染色质
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gp210：结构性跨膜蛋白
介导核孔复合体与核被膜的连接，将核孔复合体 锚定在“孔膜区”，从而为核孔复合体装配提供一 个起始位点
在内、外核膜融合形成核孔中起重要作用，其疏水区暴露，使 其能与核膜融合
在核孔复合体的核质交换功能活动中起一定作用,(抗体封闭)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
p62：功能性的核孔复合体蛋白， 具有两个功能结构域
核孔复合体的结构:鱼笼模型
主要包括以下几个部分： ①胞质环（cytoplasmic ring），位于核孔复合体胞质一侧，环上有8条 纤维伸向胞质； ②核质环（nuclear ring），位于核孔复合体核质一侧，上面伸出8条纤 维，纤维端部与端环相连，构成笼子状的结构； ③转运器（transporter），核孔中央的一个栓状的中央颗粒； ④辐（Spoke）：核孔边缘伸向核孔中央的突出物（图12-6）。
核被膜的功能
构成核、质之间的天然选择性屏障 避免生命活动的彼此干扰 保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤
◆染色体的定位和酶分子的支架 核质之间的物质交换与信息交流
核被膜在细胞有丝分裂中有规律地解体与重建
新核膜来自旧核膜 核被膜的去组装是非随机的，具有区域特异性。如孔膜区膜和内核
膜分别形成独立的小囊泡。组装时内核膜形成的小泡先结合染色体，孔膜 区膜形成的小囊泡后结合，再组装核孔复合体。
NLS是存在于亲核蛋白内的一些短的氨基酸序列片段，富含碱性氨基酸 残基，如Lys、Arg，此外还常含有Pro。 NLS的氨基酸残基片段可以是一段连续的序列（T抗原），也可以分成 两段，两段之间间隔约10个氨基酸残基（核质蛋白）。
NLS序列可存在于亲核蛋白的不同部位，在指导完成核输入后并不被切 除。
NLS只是亲核蛋白入核的一个必要条件而非充分条件
Model of the nuclear pore complex
1) 柱状亚单位：位于核孔边缘，连接内外环，支撑核孔。 2）腔内亚单位：分布在柱状亚单位外侧，穿膜进入核周间隙。 3）环带亚单位：分布在柱状亚单位内侧，核质交换通道
核孔复合体成份的研究
核孔复合体主要由蛋白质构成，其总相对分子质量约为1.25×106，推测可 能含有100余种不同的多肽，共1 000多个蛋白质分子。
◆核纤层（nuclear lamina） ◆核周间隙（perinuclear space）两层核膜之间的空隙, 宽15-30nm, 其中充满无定形物质
核孔（nuclear pore） 由内外两层膜的局部融合而成 核孔的直径为80-120nm。 合成功能旺盛的细胞,核孔的数量较多
电 镜 观 察 的 核 孔
核孔运输特点 ◆被动运输 ◆主动运输
●信号引导 ●双向性
通过核孔复合体的主动运输
生物大分子的核质分配主要是通过核孔复合体的主动运输完成的，具有高度 的选择性，并且是双向的。选择性表现在以下三个方面
对运输颗粒大小的限制：有效功能直径可被 调节约10～20nm，甚至可达26nm，
主动运输是一个信号识别与载体介导的过程， 需要消耗能量，并表现出饱和动力学特征
疏水性N端区：具重复序列。可能在核孔复合体 功能活动中直接参与核质交换
C端区：具7肽重复序列。可能通过与其它核孔复合体 蛋白相互作用，从而将p62分子稳定到 核孔复合体上，为其N端进行核质交换 活动提供支持。
核孔复合体的功能
核孔是细胞核与细胞质之间物质交换的通道，一方面核的蛋白都是在细胞 质中合成的，通过核孔定向输入细胞核，另一方面细胞核中合成的各类 RNA、核糖体亚单位需要通过核孔运到细胞质。
第十一讲 细胞核(nucleus)与 染色质(chromatin)
● 细胞核是真核细胞内最大、最重要的细胞器，是细胞遗传与代谢的调 控信息中心
第一节 核被膜与核孔复合体
一、核被膜
结构组成
◆外核膜（outer nuclear membrane），附有核糖体颗粒 内核膜（inner nuclear membrane），有特有的蛋白成份（如核纤 层蛋白B受体）
以非洲爪蟾卵提取物为基础的非细胞 核装配体系提供了实验模型
◆核被膜的解体与重建的动态变化受细 胞周期调控因子的调节，调节作用可 能与核纤层蛋白、核孔复合体蛋白的 磷酸化与去磷酸化修饰有关。
核纤层在细胞周期中的变化
核孔复合体(nuclear pore complex,NPC）
核孔由至少50种不同的蛋白质（nucleoporin）构成，称为核孔复合体 （nuclear pore complex，NPC）。
主动运输具有双向性，即核输入与核输出
金颗粒标记的核蛋白穿越核孔
质 运 输 的 功 能 示 意 图
通 过 核 孔 复 合 体 进 行 物
爪蟾卵母细胞核质蛋白注射试验
核孔的双向运输
通过核孔的物质运输与信号序列有关
亲核蛋白（karyophilic protein） 在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质
亲核蛋白入核转运的步骤
①蛋白与NLS受体，即imporin α/β二聚体结合； ②货物与受体的复合物与NPC胞质环上的纤维结合； ③纤维向核弯曲，转运器构象发生改变，形成亲水通道，货物通过； ④货物受体复合体与Ran-GTP结合，复合体解散，释放出货物； ⑤与Ran-GTP结合的imporin β，输出细胞核，在细胞质中Ran结合的GTP 水解，Ran-GDP返回细胞核重新转换为Ran-GTP； ⑥imporin α在核内exportin的帮助下运回细胞质（图12-8）。
Karyopherin是一类与核孔选择性运输有关的蛋白家族，相当于受体蛋白。其 中imporin负责将蛋白从细胞质运进细胞核，exportin负责相反方向的运输。
通过核孔复合体的转运还涉及Ran蛋白，Ran是一种G蛋白，调节货物受体复 合体的组装和解体，在细胞核内Ran-GTP的含量远高于细胞质。
1982年R. Laskey发现核内含量丰富的核质蛋白（nucleoplasmin）的C端有一个 信号序列，可引导蛋白质进入细胞核，称作核定位信号（nuclear localization signal，NLS）。第一个被确定的NLS是病毒SV40的T抗原，它在胞质中合成后很 快积累在核中。其NLS为：pro-pro-lys-lys-lys-Arg-Lys-val，即使单个氨基酸被 替换，亦失去作用。
介导核孔复合体与核被膜的连接，将核孔复合体 锚定在“孔膜区”，从而为核孔复合体装配提供一 个起始位点
在内、外核膜融合形成核孔中起重要作用，其疏水区暴露，使 其能与核膜融合
在核孔复合体的核质交换功能活动中起一定作用,(抗体封闭)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
p62：功能性的核孔复合体蛋白， 具有两个功能结构域
核孔复合体的结构:鱼笼模型
主要包括以下几个部分： ①胞质环（cytoplasmic ring），位于核孔复合体胞质一侧，环上有8条 纤维伸向胞质； ②核质环（nuclear ring），位于核孔复合体核质一侧，上面伸出8条纤 维，纤维端部与端环相连，构成笼子状的结构； ③转运器（transporter），核孔中央的一个栓状的中央颗粒； ④辐（Spoke）：核孔边缘伸向核孔中央的突出物（图12-6）。
核被膜的功能
构成核、质之间的天然选择性屏障 避免生命活动的彼此干扰 保护DNA不受细胞骨架运动所产生的机械力的损伤
◆染色体的定位和酶分子的支架 核质之间的物质交换与信息交流
核被膜在细胞有丝分裂中有规律地解体与重建
新核膜来自旧核膜 核被膜的去组装是非随机的，具有区域特异性。如孔膜区膜和内核
膜分别形成独立的小囊泡。组装时内核膜形成的小泡先结合染色体，孔膜 区膜形成的小囊泡后结合，再组装核孔复合体。
NLS是存在于亲核蛋白内的一些短的氨基酸序列片段，富含碱性氨基酸 残基，如Lys、Arg，此外还常含有Pro。 NLS的氨基酸残基片段可以是一段连续的序列（T抗原），也可以分成 两段，两段之间间隔约10个氨基酸残基（核质蛋白）。
NLS序列可存在于亲核蛋白的不同部位，在指导完成核输入后并不被切 除。
NLS只是亲核蛋白入核的一个必要条件而非充分条件
Model of the nuclear pore complex
1) 柱状亚单位：位于核孔边缘，连接内外环，支撑核孔。 2）腔内亚单位：分布在柱状亚单位外侧，穿膜进入核周间隙。 3）环带亚单位：分布在柱状亚单位内侧，核质交换通道
核孔复合体成份的研究
核孔复合体主要由蛋白质构成，其总相对分子质量约为1.25×106，推测可 能含有100余种不同的多肽，共1 000多个蛋白质分子。
◆核纤层（nuclear lamina） ◆核周间隙（perinuclear space）两层核膜之间的空隙, 宽15-30nm, 其中充满无定形物质
核孔（nuclear pore） 由内外两层膜的局部融合而成 核孔的直径为80-120nm。 合成功能旺盛的细胞,核孔的数量较多
电 镜 观 察 的 核 孔
核孔运输特点 ◆被动运输 ◆主动运输
●信号引导 ●双向性
通过核孔复合体的主动运输
生物大分子的核质分配主要是通过核孔复合体的主动运输完成的，具有高度 的选择性，并且是双向的。选择性表现在以下三个方面
对运输颗粒大小的限制：有效功能直径可被 调节约10～20nm，甚至可达26nm，
主动运输是一个信号识别与载体介导的过程， 需要消耗能量，并表现出饱和动力学特征
疏水性N端区：具重复序列。可能在核孔复合体 功能活动中直接参与核质交换
C端区：具7肽重复序列。可能通过与其它核孔复合体 蛋白相互作用，从而将p62分子稳定到 核孔复合体上，为其N端进行核质交换 活动提供支持。
核孔复合体的功能
核孔是细胞核与细胞质之间物质交换的通道，一方面核的蛋白都是在细胞 质中合成的，通过核孔定向输入细胞核，另一方面细胞核中合成的各类 RNA、核糖体亚单位需要通过核孔运到细胞质。
第十一讲 细胞核(nucleus)与 染色质(chromatin)
● 细胞核是真核细胞内最大、最重要的细胞器，是细胞遗传与代谢的调 控信息中心
第一节 核被膜与核孔复合体
一、核被膜
结构组成
◆外核膜（outer nuclear membrane），附有核糖体颗粒 内核膜（inner nuclear membrane），有特有的蛋白成份（如核纤 层蛋白B受体）
以非洲爪蟾卵提取物为基础的非细胞 核装配体系提供了实验模型
◆核被膜的解体与重建的动态变化受细 胞周期调控因子的调节，调节作用可 能与核纤层蛋白、核孔复合体蛋白的 磷酸化与去磷酸化修饰有关。
核纤层在细胞周期中的变化
核孔复合体(nuclear pore complex,NPC）
核孔由至少50种不同的蛋白质（nucleoporin）构成，称为核孔复合体 （nuclear pore complex，NPC）。
主动运输具有双向性，即核输入与核输出
金颗粒标记的核蛋白穿越核孔
质 运 输 的 功 能 示 意 图
通 过 核 孔 复 合 体 进 行 物
爪蟾卵母细胞核质蛋白注射试验
核孔的双向运输
通过核孔的物质运输与信号序列有关
亲核蛋白（karyophilic protein） 在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质
亲核蛋白入核转运的步骤
①蛋白与NLS受体，即imporin α/β二聚体结合； ②货物与受体的复合物与NPC胞质环上的纤维结合； ③纤维向核弯曲，转运器构象发生改变，形成亲水通道，货物通过； ④货物受体复合体与Ran-GTP结合，复合体解散，释放出货物； ⑤与Ran-GTP结合的imporin β，输出细胞核，在细胞质中Ran结合的GTP 水解，Ran-GDP返回细胞核重新转换为Ran-GTP； ⑥imporin α在核内exportin的帮助下运回细胞质（图12-8）。
Karyopherin是一类与核孔选择性运输有关的蛋白家族，相当于受体蛋白。其 中imporin负责将蛋白从细胞质运进细胞核，exportin负责相反方向的运输。
通过核孔复合体的转运还涉及Ran蛋白，Ran是一种G蛋白，调节货物受体复 合体的组装和解体，在细胞核内Ran-GTP的含量远高于细胞质。
1982年R. Laskey发现核内含量丰富的核质蛋白（nucleoplasmin）的C端有一个 信号序列，可引导蛋白质进入细胞核，称作核定位信号（nuclear localization signal，NLS）。第一个被确定的NLS是病毒SV40的T抗原，它在胞质中合成后很 快积累在核中。其NLS为：pro-pro-lys-lys-lys-Arg-Lys-val，即使单个氨基酸被 替换，亦失去作用。