核間孔複合体透過性障壁の動的分子メカニズム

核孔錯体（NPC）は、未ール材料の交換を妨げながら、特定の高分子の核細胞質輸送を媒介します。ただし、このゲーティングメカニズムの重要な側面は議論の余地があります。この問題に対処するために、輸送関連のタイムスケールでの酵母S. cerevisiae NPC内の透過性障壁のナノスコピック挙動を直接決定しました。フェニルアラニン - グリシンリピートヌクレオポリン（FG NUP）の本質的に乱れた大きなドメインは、非常に動的な変動を示し、透過性障壁に一時的なボイドを生成し、ラジアルポリマーブラシに似ています。貨物運搬輸送因子とともに、FGドメインは中央プラグと呼ばれる機能を形成します。これも非常に動的です。驚くべきことに、より長いFGドメインを持つNPC変異体は、in vivoでの核細胞質輸送を減衰させる織り組織のような挙動を示しています。重要なことに、真正なナノスケールNPCの動作と形態は、in vitro FGドメインヒドロゲルによって再現されていません。NPCはまた、in vivoで自己組織化されたFGドメイン凝縮物を除外し、それによって透過性障壁が自己組織化相凝縮液によって生成されないことを示していますが、むしろNPC足場によって組織されたポリマーブラシであり、動的なゲーティングの選択性が大幅に増強されます。輸送要因の存在によって。

Nuclear pore complexes (NPCs) mediate nucleocytoplasmic transport of specific macromolecules while impeding the exchange of unsolicited material. However, key aspects of this gating mechanism remain controversial. To address this issue, we determined the nanoscopic behavior of the permeability barrier directly within yeast S. cerevisiae NPCs at transport-relevant timescales. We show that the large intrinsically disordered domains of phenylalanine-glycine repeat nucleoporins (FG Nups) exhibit highly dynamic fluctuations to create transient voids in the permeability barrier that continuously shape-shift and reseal, resembling a radial polymer brush. Together with cargo-carrying transport factors the FG domains form a feature called the central plug, which is also highly dynamic. Remarkably, NPC mutants with longer FG domains show interweaving meshwork-like behavior that attenuates nucleocytoplasmic transport in vivo. Importantly, the bona fide nanoscale NPC behaviors and morphologies are not recapitulated by in vitro FG domain hydrogels. NPCs also exclude self-assembling FG domain condensates in vivo, thereby indicating that the permeability barrier is not generated by a self-assembling phase condensate, but rather is largely a polymer brush, organized by the NPC scaffold, whose dynamic gating selectivity is strongly enhanced by the presence of transport factors.