Karyopherin

In Abhängigkeit der Transportrichtung werden die Kaps in drei Gruppen unterschieden: Importine, Exportine und Transportine. Während die ersten beiden Gruppen ihre Ladung ausschließlich importieren bzw. exportieren können, fungieren Transportine als bidirektionale Transporter. Jedoch stimmt diese Zuordnung nicht immer mit der jeweiligen Protein- bzw. Gennamen überein. So wurde für Transportin-3 (TNPO3) beispielsweise bislang nur eine Importfunktion beschrieben, während für Importin-13 (IPO13) sowohl Import- als auch Exportfunktionen beobachtet wurden.

Kaps binden zum einen die Signalsequenzen ihrer Frachtproteine ("cargo") und interagieren gleichzeitig mit den Proteinen der Kernpore, den sogenannten Nukleoporinen. Das Innere der Kernpore wird durch Nukleoporine gebildet, die zu den intrinsisch ungeordneten Proteinen zählen. Sie enthalten Cluster der Aminosäuren Phenylalanin (F) und Glycin (G). Durch die Interaktion mit diesen "FG-Repeats" können Kaps ihre Ladung durch die Kernpore schleusen.

Die Energie für diesen Transport wird durch den GTP/GDP-Zyklus von Ran zur Verfügung gestellt. Ran ist eine GTPase, die hohe Affinität für GTP und GDP besitzt. Da sowohl die GTP-Hydrolyse also auch der Nukleotidaustausch sehr langsame Prozesse sind, werden diese durch regulatorische Proteine unterstützt: die Guaninnukleotid-Austauschfaktoren (GEFs) und die GTPase-aktivierenden Proteine (GAPs).

Im Zellkern befindet sich ein Ran-spezifischer GEF, der das Ran-Protein in den aktiven GTP-gebundenen Zustand versetzt. Im Zytoplasma wird das GTP durch eine Ran-GAP zu GDP hydrolysiert. Dieser Zyklus treibt den Export und Import sowie die Dissoziation der Frachtproteine von den Kaps nach abgeschlossenem Transport an.

• Ding und Sepehrimanesh Nucleocytoplasmic Transport: Regulatory Mechanisms and the Implications in Neurodegeneration Int J Mol Sci 2021