要點：核孔復(fù)合物是細胞核核膜上控制孔洞的蛋白復(fù)合物。

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A: 核孔復(fù)合物模式圖

BCD：核孔復(fù)合物電鏡圖片

知識體系闡述：

      所有真核生物的核膜都具有大而復(fù)雜的核孔復(fù)合物(NPCs)。每個核孔復(fù)合物都由大約30種不同的蛋白質(zhì)組成，這些蛋白被稱為“核孔蛋白”（nucleoporins）。

核孔復(fù)合物內(nèi)部內(nèi)部高度對稱，每個核孔蛋白都具有多份拷貝，全部組裝核孔復(fù)合物的核孔蛋白大約500到1000個蛋白質(zhì)分子/每細胞。酵母的核孔蛋白分子量大約6600萬道爾頓，而脊椎動物的是1.5億道爾頓。

     大多數(shù)核孔蛋白是由少數(shù)幾種不同類型的重復(fù)蛋白結(jié)構(gòu)域組成的，這些重復(fù)蛋白結(jié)構(gòu)域是通過基因復(fù)制進化而來的。一些支架式核孔蛋白在結(jié)構(gòu)上與囊泡被膜蛋白復(fù)合物有關(guān)。如，網(wǎng)格蛋白（clathrin）和II型COP多聚物（COPII coatomer）形成運輸囊泡。只有一種蛋白質(zhì)被用作核孔復(fù)合物的搭建和囊泡被膜結(jié)構(gòu)模塊的搭建。這些相似之處暗示了核孔復(fù)合物和囊泡被膜共同進化起源關(guān)系。它們可能來源于一種早期的膜彎曲蛋白，可以幫助形成真核細胞復(fù)雜膜系統(tǒng)的模塊。在進化后的細胞中穩(wěn)定形成核孔所需的彎曲模塊結(jié)構(gòu)。

     一個典型哺乳動物細胞的核膜通常含有3000-4000個核孔復(fù)合物。但是，核膜核孔復(fù)合物數(shù)字確范圍很寬，從神經(jīng)膠質(zhì)細胞的幾百個核孔復(fù)合物到，浦肯野（Purkinje）神經(jīng)元中有2萬個核孔復(fù)合物。通過每個NPC的總運輸量是巨大的：每個核膜核孔復(fù)合物每秒可以運輸多達1000個大分子，并且可以同時向兩個方向雙向運輸。

核孔復(fù)合體NPC基因組成歸納：

核孔復(fù)合物如何協(xié)調(diào)大分子的雙向運輸?shù)?，以避免堵塞和碰撞的機制還不清楚。每個核孔復(fù)合物都含有水溶液通道，通過這些水分子可以進行被動地擴散。

將不同分子量大小的水溶性分子注入細胞溶膠，然后測量它們進入細胞核的擴散速度，從而確定分子進入細胞核的速率。小分子(5000道爾頓或更少)擴散得如此之快，以至可以認為核膜對它們是自由滲透的。然而，大型蛋白質(zhì)的擴散速度要慢得多，而且蛋白質(zhì)越大，通過核孔復(fù)合物的速度就越慢。大于60000道爾頓的蛋白質(zhì)不能通過被動擴散進入細胞核。這是自由擴散的閾值，認為是核孔復(fù)合物結(jié)構(gòu)決定的。

許多通道核孔蛋白在細胞核膜表面形成的無序纏結(jié)具有非結(jié)構(gòu)區(qū)域的特征，限制了大分子得擴散入核，同時允許小分子通過。

由于許多細胞蛋白太大而不能通過核孔復(fù)合物進行被動擴散，因此在細胞核隔間和細胞質(zhì)溶膠可以維持不同的蛋白質(zhì)組成。

例如，成熟的細胞質(zhì)核糖體直徑30納米，因此不能通過核孔復(fù)合體進行擴散，這就是為什么蛋白質(zhì)合成到在細胞質(zhì)中的原因之一。

但是，細胞核是如何運出新合成的核糖體亞基的大分子，或者將其亞單位分子質(zhì)量在10 - 20萬道爾頓大分子DNA聚合酶和RNA聚合酶運輸進細胞核的？這些大蛋白與特定轉(zhuǎn)運蛋白，RNA分子與特定受體蛋白結(jié)合，這些受體蛋白通過核孔復(fù)合體主動轉(zhuǎn)運大分子。甚至，一些組蛋白這樣的小分子量蛋白也經(jīng)常利用受體介導(dǎo)的機制穿過核孔復(fù)合體，從而提高轉(zhuǎn)運效率。

知識體系拓展：

核孔復(fù)合物NPC三維結(jié)構(gòu)：

https://www./publication/258956167_Higher_Nucleoporin-Importinb_Affinity_at_the_Nuclear_Basket_Increases_Nucleocytoplasmic_Import