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Importin

Synonym: Importrezeptor
Englisch: importin, import receptor

1. Definition

Importine erkennen Kernlokalisierungssignale (NLS) an Proteinen und transportieren diese vom Zytoplasma in den Zellkern. Sie zählen zur Gruppe der Karyopherine.

siehe auch: Exportin

2. Cargo

Zu den transportierten Molekülen ("cargo") zählen verschiedene Proteine, die wichtige Aufgaben im Zellkern erfüllen:

3. Einteilung

Importine werden in zwei Unterfamilien eingeteilt: Importin-α (bzw. Karyopherin-α) und Importin-β (bzw. Karyopherin-β).

3.1. Importin-α

3.1.1. Basismechanismus

Importin-α fungiert als Adapterprotein. Es bindet zunächst an das NLS seines Frachtproteins und rekrutiert daraufhin Importin-β1. Importin-β1 schleust nachfolgend den gesamten Komplex durch die Kernporen, indem es mit den Nukleoporinen interagiert. Im Zellkern verdrängt Ran-GTP Importin-α von Importin-β1 und das Frachtprotein wird freigesetzt. Importin-α wird danach durch Exportin-2 wieder zurück ins Zytoplasma transportiert und steht für einen weiteren Importvorgang zur Verfügung.

3.1.2. Genetik

Es existieren sieben humane Importin-α-Isoformen:

Protein Gen Genlokus
Importin-α1 KPNA2 17q24.2
Importin-α3 KPNA4 3q25.33
Importin-α4 KPNA3 13q14.2
Importin-α5 KPNA1 3q21.1
Importin-α6 KPNA5 6q22.1
Importin-α7 KPNA6 1p35.2
Importin-α8 KPNA7 7q22.1

Die Isoformen weisen unterschiedliche Expressionsmuster und subzelluläre Lokalisationen auf.

3.1.3. Struktur

Importin-α weist drei konservierte Strukturelemente auf:

3.1.4. Weitere Funktionen

Importin-α hat neben dem nukleären Import weitere Funktionen. Hierzu zählen unter anderem die Ausbildung des Spindelapparats, die Polymerisation von Laminen und die Bildung der Kernhülle.

3.2. Importin β

Importin-β-Proteine können als Heterodimere mit Apapterproteinen aber auch als Monomere fungieren.

3.2.1. Adapterproteine

Importin-β benötigt für die Bindung bestimmter Frachtproteine zusätzliche Adapterproteine. Wie bereits zuvor beschrieben, fungiert Importin-α als Adapterprotein bei der Erkennung klassischer NLS (cNLS). Ein weiteres Adapterprotein ist das Snurportin-1, das eine RNA-Modifikation von snRNPs (small nuclear ribonucleoproteins) erkennt und bindet. Diese Ribonukleoproteine werden für das Splicing im Zellkern benötigt.

3.2.2. Genetik

In der folgenden Tabelle sind die humanen Vertreter der Importin-β-Unterfamilie aufgelistet:

Protein Gen Genlokus
Importin β1 KPNB1 17q21.32
Importin-4 IPO4 14q12
Importin-5 IPO5 13q32.2
Importin-7 IPO7 11p15.4
Importin-8 IPO8 12p11.21
Importin-9 IPO9 1q32.1
Importin-11 IPO11 5q12.1
Importin-13 IPO13 1p34.1
Transportin-1 TNPO1 5q13.2
Transportin-2 TNPO2 19p13.13
Ran-bindendes-Protein 6 RANBP6 9p24.1

3.2.3. Struktur

Die kennzeichnende Struktur der Importin-β-Unterfamilie ist die HEAT-Repeat-Domäne, die meist aus rund 20 HEAT-Repeats besteht. Ein HEAT-Repeat umfasst zwei antiparallele α-Helices, die durch eine kurze Schleife ("loop") getrennt sind. Die Helices können in Stapeln angeordnet werden und verleihen dem Protein eine hohe strukturelle Flexibilität und die Fähigkeit zur Interaktion mit verschiedensten Bindungspartnern.

4. Klinik

Importinen wird eine Rolle bei Krebserkrankungen zugeschrieben. So dient Importin-α1 als Biomarker für verschiedene Krebsformen. Erhöhte Level gehen mit einer schlechten Prognose einher.[1] Importin-α8 begünstigt die Tumorprogression bei Pankreaskarzinomen.[2]

Importine spielen zudem eine wichtige Rolle bei Virusinfektionen. So sind u.a. Importin-α3 und Importin-7 entscheidend für den nukleären Import von Proteinen des HI-Virus, wodurch die reverse Transkription und Integration der viralen RNA ins Genom der Wirtszelle ermöglicht werden.

5. Quellen

6. Literatur

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