作者丨唐一塵
近日，西湖大學施一公團隊在bioRxiv接連發布兩篇預印本，解析了來自非洲爪蟾核孔複合體的胞質環的近原子分辨率結構以及環繞其的腔環結構。
（注意：預印本網站bioRxiv所有論文未經同行評議）
真核生物間期細胞中，存在由二層核膜圍繞的細胞核。
核膜不是一個完全封閉的膜體系，而是由內外二層核膜局部融合形成許多小孔，稱為核孔，核孔及其周圍的複雜結構統稱核孔複合體（NPC）。
NPC擔負著細胞核與細胞質之間繁忙的運輸大分子或顆粒物質的任務，也是真核生物連接胞質和細胞核的唯一雙向通道。
解析NPC結構有助於科學家瞭解蛋白和核酸進出細胞的分子機制。
非洲爪蟾又名光滑爪蟾，是南非的一種水生青蛙，是一種重要的模式生物。
研究人員分析了這種動物NPC腔環的分子結構，論文3月29日發佈。
研究人員利用冷凍電鏡斷層成像技術（cryo-ET），分析了來自非洲爪蟾卵母細胞的NPC腔環的結構。
而且，所觀察到的腔環關鍵結構特徵，又通過單粒子冷凍電鏡技術（cryo-EM）分析得到了獨立驗證。
非洲爪蟾細胞局部NPC的三維結構
Cryo-ET和Cryo-EM的重構模型對比
結果顯示，腔環包括八個蝶形亞基，每個包含兩個對稱翼。
每個翼由4個細長的管狀體組成。在腔環亞基內，8個原體形成了兩個結構域，其中一個為Finger結構域，該結構與直接接觸在內部核細胞膜（INM）和外部核細胞膜（ONM）間的融合處；另一個為Grid結構域，它是Finger結構域的堅實基礎。
通過SPA重構的LR亞基結構模型
兩個鄰近的腔環亞基間，通過翼的側面邊緣與對方相互作用，並由此形成了一個Bumper結構域，似乎起著緩衝鄰近NPC的作用。
研究揭示了以前不為人知的腔環特徵，並且有助於解釋NPC的彈性性質。
在另一篇論文中，施一公等人則解析了非洲爪蟾NPC胞質環的結構，論文發佈於3月28日。
NPC具有結構可塑性，僅在細胞質環的局部分辨率達15 Å時才能被表徵出來。
在這裡，研究人員使用單粒子cryo-EM分析了非洲爪蟾NPC細胞質環，得出結構的平均分辨率5.5~7.9 Å。
具體而言，結構模型核心區域平均分辨率為5.5 Å，包含Nup358區域7.1 Å，包含Nup214區域7.9 Å，局部分辨率達到4.5 Å。
非洲爪蟾NPC細胞質環整體結構
細胞質環原子模型
研究人員表示，這一改進的分辨率可以在大多數細胞質環組件中識別和定位二級結構元素。
每個細胞質環亞基中的兩個Y複合體不僅相互作用，還與來自側翼亞基的複合體相互作用，形成環狀支架。
在每個細胞質環亞基中，包含Nup358區域包裹著兩個Y複合體的莖，可能以此穩定了支架。
Nup205則連接兩個Y複合體的短臂，並與鄰近Y複合體的莖相聯繫。
而包含Nup214的區域使用一個延伸的捲曲螺旋將兩個Y複合體的Nup85連接起來，並延伸到NPC的軸向孔隙中。
細胞質環亞基cryo-EM結構
研究人員表示，這些結構有助於人們洞悉NPC 組裝，為搭建原子分辨率的模型提供了指導。
論文信息：
https://doi.org/10.1101/2020.03.27.009381
https://doi.org/10.1101/2020.03.27.009407
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