Kernporenkomplex

Kernpore, Schemazeichnung

Kernporen (lat. Porus) sind Strukturen in der Kernhülle der Zellkerne von eukaryotischen Zellen. Die Kernhülle besteht aus einer Doppelmembran. Kernporen gehen durch beide Membranen hindurch, sie fungieren somit als „Tore“ und erlauben den Transport von bestimmten Molekülen in und aus dem Zellkern.

In der Kernhülle einer Wirbeltierzelle gibt es ca. 2000 Poren. Bei einer erhöhten Transkriptionsrate, z. B. bei Zellen, die viele Proteine produzieren, ist auch die Zahl der Kernporen erhöht. Der Rand der Pore besteht außen wie innen aus je 8 Proteinkomplexen. Speichenartige Fortsätze ragen zum Mittelpunkt der Pore, wo ein Zentralgranulum sitzt, das ebenfalls einen Ribonukleoproteinkomplex darstellt.

Die Pore enthält einen Kanal, der aus einem 3D-Netzwerkgeflecht aus FG-Wiederholungen aufgebaut ist (F = Phenylalanin; G = Glycin), durch die Wasser ungehindert diffundieren kann. Kleine Moleküle bis ca. 5000 Da (Dalton) können frei diffundieren. Alle darüber brauchen länger und benötigen bestimmte Transportmoleküle (Importine / Exportine), die den Transport einleiten. Etwa Moleküle von 17000 Da (Dalton) brauchen 2 min. Größere Teilchen mit einem Durchmesser von bis zu 2 nm oder 40000 Da können die Kernporen nicht passieren.

Immunfärbung von Kernporen (rot), der Lamina (Lamin-Färbung grün) und es Chromatins (blau), oben aufgenommen mit einem Konfokalmikroskop, unten mit einem 3D-SIM-Mikroskop. Im 3D-SIM-Mikroskop lässt sich erkennen, dass unter den Kernporen jeweils ein chromatinfreier Raum ist. Der Maßstabsbalken entspricht 1 µm.

Durch die Kernporen werden mRNA-Moleküle vom Inneren eines Zellkerns ins Cytoplasma transportiert. Der Transport solcher Moleküle durch eine Kernpore erfordert Energie, die in Form von GTP bereitgestellt wird. Der Transport in den Zellkern erfolgt nur, wenn das Protein eine Kernlokalisationssequenz besitzt. Das ist eine aus wenigen Aminosäuren bestehende Peptidsequenz.

Weblinks

• Michael Rout and Brian Chait explain how they resolved the structure of the nuclear pore complex, Nature Online video streaming archive