研究表明较软的蛋白质可以更快地进入细胞核

弗朗西斯·克里克研究所和伦敦国王学院的研究人员发现，某些区域的蛋白质软硬程度可以决定它们进入细胞核的速度或速度。

蛋白质需要进出细胞核(细胞的控制中心)，以赋予不同的功能，例如告诉细胞核打开或关闭某些基因。这些蛋白质使用细胞核边缘的通道(称为“核孔复合体”)交叉。

之前的研究表明，这些蛋白质的大小和组成会改变它们穿过的难易程度，但现在发表在《自然物理学》上的这项研究表明，机械特性也会影响蛋白质通过孔的进入。这篇论文的标题是“结构各向异性导致蛋白质跨核孔的机械定向运输”。

通过跟踪单细胞中蛋白质的运动，研究小组表明，在相同大小和氨基酸组成(其组成部分)的蛋白质中，蛋白质“核定位序列”附近的机械稳定性(一种特殊的序列，允许进入细胞核的蛋白质)影响了它们穿过细胞核的速度或速度。

他们发现，在该序列旁边具有柔软或柔性区域的蛋白质能够更快地进入细胞核。

易位蛋白质货物的机械稳定性决定了其核积累达到质量阈值，超过该阈值则分子量占主导地位。图片来源：《自然物理学》(2024)。DOI：10.1038/s41567-024-02438-8

然后，研究人员设计了一个软标签，可以添加到较硬蛋白质的序列附近，以帮助它们更容易进入细胞核。

这是通过标记一种称为MRTF的转录因子(一种打开某些基因的蛋白质)进行测试的，它可以帮助细胞在体内移动。当软标签附着在MRTF上时，它能够更快地进入细胞核，从而增加细胞运动。

研究人员认为，这可能是一种潜在有用的工具，可以更快地将药物输送到细胞核，或者通过标记转录因子来增加某些基因的活性。

弗朗西斯·克里克研究所单分子力学生物学实验室组长、伦敦国王学院生物物理学教授SergiGarcia-Manyes表示：“我们有了一项基本发现，即蛋白质的力学特性——它的柔软度或硬度如何?位于导致易位的区域——控制其进入细胞核，但这种机制可以调节进入细胞的其他部分，例如线粒体或蛋白酶体。更快地进入细胞核可以帮助我们设计更有针对性的药物。”

共同第一作者、克里克研究所前博士后、现任伦敦国王学院生物物理学讲师拉斐尔·塔皮亚-罗霍(RafaelTapia-Rojo)说：“我们的发现是相当出乎意料的，令人惊讶的是单分子水平的测量如何能够使用新设计的光机械方法，与细胞水平上发生的事情直接相关。”

研究人员现在正在研究转录因子如何进化为包含灵活的区域，使它们更容易进入细胞核。