Les résultats, publiés dans la revue Nature le 19 janvier 2022, donnent un aperçu de la manière dont le NPC aide à contrôler l’expression des gènes, la réplication de l’ADN et d’autres processus cellulaires essentiels. Ils pourraient également conduire à de nouveaux traitements pour les maladies causées par des défauts du transport nucléaire, comme certains types de cancer et de maladies neurodégénératives.
"Le NPC est comme une ville animée avec un trafic moléculaire constant", a déclaré Michael Rout, professeur de biologie moléculaire à l'UC Berkeley et chercheur au Howard Hughes Medical Institute qui a dirigé l'équipe de recherche. "Nous avons découvert comment l'un des principaux mécanismes de régulation du NPC est contrôlé."
Le NPC est un complexe protéique qui recouvre l’enveloppe nucléaire, la double membrane qui entoure le noyau cellulaire. Il est composé d'environ 30 protéines différentes, appelées nucléoporines, qui s'assemblent pour former une structure de forme grossièrement cylindrique et d'environ 100 nanomètres de diamètre.
Le NPC a deux fonctions principales :permettre à certaines molécules de traverser l’enveloppe nucléaire, et en bloquer d’autres. Les molécules autorisées à traverser le NPC comprennent les protéines, les acides nucléiques et les petites molécules telles que les ions. Les molécules bloquées comprennent de grosses molécules telles que des virus et des agrégats de protéines.
Les chercheurs ont utilisé diverses techniques pour étudier le PNJ, notamment la microscopie cryoélectronique (cryo-EM), qui leur a permis de visualiser le PNJ avec des détails sans précédent. Ils ont découvert que le NPC est régulé par un complexe protéique spécifique appelé cycle RanGTPase. Le cycle RanGTPase est une série d'événements moléculaires qui impliquent la conversion d'une petite protéine appelée Ran d'une forme liée au guanine triphosphate (GTP) en une forme liée au guanine diphosphate (GDP).
Les chercheurs ont découvert que le cycle RanGTPase contrôle l’ouverture et la fermeture du NPC en régulant l’activité d’une protéine appelée Nup153. Nup153 est une nucléoporine située du côté cytoplasmique du NPC. Il agit comme un gardien qui bloque le mouvement des molécules à travers le NPC lorsqu’il est lié à RanGDP. Lorsque RanGTP est présent, Nup153 est libéré du NPC, permettant ainsi le passage des molécules.
"Le cycle RanGTPase est un régulateur principal du transport nucléaire", a déclaré Rout. "Nos résultats fournissent de nouvelles informations sur la manière dont ce cycle contrôle le PNJ et sur la manière dont les défauts du cycle peuvent conduire à des maladies."
