Floppy but not sloppy: Interaction mechanism of FG-nucleoporins and nuclear transport receptors

Abstract

The nuclear pore complex (NPC) forms a permeability barrier between the nucleus and the cytoplasm. Molecules that are able to cross this permeability barrier encounter different disordered phenylalanine glycine rich nucleoporins (FG-Nups) that act as a molecular filter and regulate the selective NPC crossing of biomolecules. In this review, we provide a current overview regarding the interaction mechanism between FG-Nups and the carrier molecules that recognize and enable the transport of cargoes through the NPC aiming to understand the general molecular mechanisms that facilitate the nucleocytoplasmic transport.

Poor old pores—The challenge of making and maintaining nuclear pore complexes in aging

“…During transport, NTRs modulate the biophysical state of the disordered FG‐Nups inside the NPC by engaging in rapid binding and unbinding events . Recent data suggest that NTRs can also modulate the biophysical state and toxicity of several IDPs related to neurodegenerative diseases .…”

Mechanismusabhängige Regulation der ultraschnellen Dynamik von Wasser an Grenzflächen in Komplexen mit intrinsisch ungeordneten Proteinen

“…[3] Da IDPs nicht wie gefaltete Proteine über eine Vielzahl von Strukturelementen fürd ie Molekülerkennung verfügen, ist diese im Fall der IDPs stark durch ihre dynamischen Eigenschaften bestimmt. [5] Unsere Ergebnisse offenbaren eine differentielle Dynamik im Bereich von Femtosekunden bis Nanosekunden. Es gibt mindestens zwei grundlegende Mechanismen zur Molekülerkennung bei IDPs:D ie gekoppelte Faltung und Bindung sowie die Bildung ungeordneter Komplexe.…”

“…[5] Durch uns und andere wurde in der Vergangenheit gezeigt, dass FGNups über das FG-Motiv durch ultraschnelle multivalente Wechselwirkungen ohne eine wesentliche Konformationsänderung und mit einer durch Diffusion limitierten Kinetik Tr ansportrezeptoren wie Importinb binden und einen ungeordneten Komplex bilden. [5] Durch uns und andere wurde in der Vergangenheit gezeigt, dass FGNups über das FG-Motiv durch ultraschnelle multivalente Wechselwirkungen ohne eine wesentliche Konformationsänderung und mit einer durch Diffusion limitierten Kinetik Tr ansportrezeptoren wie Importinb binden und einen ungeordneten Komplex bilden.…”

“…[2] Obwohl sie bisher nicht tiefgehend verstanden ist, ist die Rolle der Hydratationsdynamik von zentraler Bedeutung fürd as Verständnis von intrinsisch ungeordneten Proteinen (IDPs;i ntrinsically disordered proteins), welche im Kontrast zu gefalteten Proteinen in ihrem nativen Zustand ein ganzes Ensemble von Strukturen statt nur einer einzelnen Struktur abbilden. [3] [5] Durch uns und andere wurde in der Vergangenheit gezeigt, dass FGNups über das FG-Motiv durch ultraschnelle multivalente Wechselwirkungen ohne eine wesentliche Konformationsänderung und mit einer durch Diffusion limitierten Kinetik Tr ansportrezeptoren wie Importinb binden und einen ungeordneten Komplex bilden. [6] IBB (die Importinb-bindende Domäne von Importina)i st eine intrinsisch ungeordnete Domäne am N-terminus von Importina, welches ebenfalls an Importinb bindet, allerdings durch gekoppelte Faltung und Bindung.Während IBB im ungebunden Zustand ungeordnet ist, nimmt es im gebundenen Zustand eine Helixstruktur ein.…”

“…Mit einem besonderen Augenmerk auf die Hydratationsdynamik wird in diesem Beitrag die differentielle Dynamik zweier verschiedener IDP-Komplexe untersucht, welche durch gekoppelte Faltung und Bindung bzw.d urch die Bildung eines ungeordneten Komplexes entstehen. Wirv erwenden hierzu die intrinsisch ungeordneten Proteine IBB und Nup153FG,welche beide fürden nukleozytoplasmatischen Tr ansport bedeutend sind [5]. Unsere Ergebnisse offenbaren eine differentielle Dynamik im Bereich von Femtosekunden bis Nanosekunden.…”