The transport of integral membrane proteins across the nuclear pore complex

Levende organismen, zoals mensen, dieren en planten bestaan uit cellen. De cel wordt gezien als het kleinste levende onderdeel van een organisme. De mens bestaat uit ongeveer 50 biljoen cellen (dat zijn er 50 keer miljoen keer miljoen), maar er zijn ook hele kleine organismen, die uit één cel bestaan. Dat zijn onder andere de bacterie en gist. De inhoud van de cel wordt omgeven door het celmembraan en bestaat uit het cytoplasma. Dit is een waterige omgeving waar alle onderdelen van de cel zich bevinden. Uitgezonderd bacteriën, hebben alle cellen in het cytoplasma een celkern (Fig. 1A). De inhoud van de kern wordt door een kernmembraan afgescheiden van het cytoplasma. Het kernmembraan bestaat uit twee membranen, de binnen- en buitenmembraan van de kern. In de kern wordt het erfelijke materiaal, het DNA, van de cel opgeslagen en beschermd. Het erfelijke materiaal is opgedeeld in genen, dat zijn de stukken DNA die coderen voor eiwitten. In de kern bevinden zich bijvoorbeeld ook alle factoren die nodig zijn voor de transcriptie van de genen – zo wordt het proces genoemd waar genen worden omgezet naar RNA. Het RNA wordt vervolgens vanuit de kern naar het cytoplasma getransporteerd waar het wordt getransleerd - zo wordt het proces genoemd waar een ribosoom van losse aminozuren een specifiek eiwit maakt, zoals dat op het RNA gecodeerd is. Eiwitten zijn grote, complexe moleculen die als functionele onderdelen van de cel alle cellulaire processen mogelijk maken. Hun specifieke vouwing in combinatie met de driedimensionale verdeling van de aminozuren over het molecuul, maken de eiwitten uitermate geschikt voor zeer uiteenlopende taken in de cel. De factoren die nodig zijn voor de transcriptie van DNA in de celkern, worden in het cytoplasma gemaakt en moeten de kern in worden getransporteerd, terwijl het RNA de kern uit moet worden getransporteerd. In een levende cel vindt er dus veel transport plaats tussen de kern en het cytoplasma. Dit gebeurt via de poriën in de twee kernmembranen. Deze poriën, die de inhoud van de kern met het cytoplasma verbinden, zijn geen eenvoudige gaten waar zonder meer van alles doorheen kan stromen. Ze worden opgevuld door een eiwitcomplex in een verbluffende samenstelling. Dit eiwitcomplex in de kernporie wordt het nuclear pore complex (NPC) genoemd (Fig. 1B). De stabiele structuur van de NPC heeft een driedimensionale vorm die grofweg vergelijkbaar is met een donut (Fig. 1C en D), waarbij het transport tussen kern en cytoplasma via het gat in het midden van de donut gaat. De NPC-eiwitten in de donutring bieden de stabiliteit aan het complex en zorgen ervoor dat het binnenmembraan aaneengesloten is met het buitenmembraan van de kern zodat er een porie ontstaat door beide membranen. Tegelijk verankeren ze het complex in die porie.