来源：iNature（ID：Plant_ihuman）
核孔复合物（NPC）介导真核细胞中核与细胞质之间物质的流动。核孔复合物（NPC）是细胞中最大的超分子复合物之一，在酵母中的总质量约为50 MDa，在高等真核生物中的总质量约为110-125 MDa。 核孔复合物（NPC）的蛋白质成分被称为核孔蛋白（Nup）。但是，对 NPC 结构及其在运输中的作用的理解仍然不完整。
2022年3月18日，西湖大学施一公及黄高兴宇共同通讯在Cell Research 在线发表题为“Cryo-EM structure of the inner ring from the Xenopus laevis nuclear pore complex”的研究论文，该研究展示了非洲爪蟾 NPC 内环 (IR) 亚基的单粒子冷冻电子显微镜结构，平均分辨率为 4.2 Å。
Nup205 的同源二聚体位于 IR 亚基的中心，两侧是两个 Nup188 分子。Nup93 的四个分子各自将一个延伸的螺旋放入 Nup205 或 Nup188 的轴向凹槽中，共同构成中央支架。Nup62/58/54 的通道核孔蛋白异源三聚体锚定在中央支架上。六个 Nup155 分子与中央支架相互作用，并与 NDC1-ALADIN 异二聚体一起将 IR 亚基锚定到核膜和外环。稀少的亚基间接触可能允许IR的构象和直径有足够的自由度。总之，该研究结构揭示了脊椎动物 NPC IR 亚基组装的分子基础。
另外，2022年2月17日，西湖大学施一公及黄高兴宇共同通讯在Cell Research 在线发表题为“Cryo-EM structure of the nuclear ring from Xenopus laevis nuclear pore complex”的研究论文，该研究展示了非洲爪蟾 NPC 核环 (NR) 亚基的单粒子冷冻 EM 结构，平均分辨率为 5.6 Å。 NR 亚基由两个 10 成员的 Y 复合物组成，每个复合物的核孔蛋白 ELYS 与长臂的 Nup160 和 Nup37 密切相关。与细胞质环 (CR) 或内环 (IR) 不同，NR 亚基仅包含 Nup205 和 Nup93 各一个分子。 Nup205 结合 Y 复合物的两个臂，并与来自相邻亚基的内部 Y 复合物的茎相互作用。Nup93 在同一个 NR 亚基内连接内外 Y 复合物的茎，并将其 N 端延伸螺旋从相邻亚基放入 Nup205 的轴向凹槽中。连同其他结构信息，生成了包括 NR、IR 和 CR 的中心环支架的复合原子模型。IR 主要通过 Nup155 连接到两个外环。该模型有助于对脊椎动物 NPC 的功能理解（点击阅读）。
2020年5月6日，施一公团队（清华大学为第一单位）在Cell Research 在线发表题为”Structure of the cytoplasmic ring of the Xenopus laevis nuclear pore complex by cryo-electron microscopy single particle analysis“的研究论文，该研究介绍了非洲爪蟾NPC CR的单粒子冷冻电子显微镜（cryo-EM）结构，平均分辨率为5.5-7.9–Å，局部分辨率达到4.5Å。改进的分辨率允许在大多数CR组件中标识和放置辅助结构元素。每个CR亚基中的两个Y复合物彼此相互作用，并与侧翼亚基的Y复合物缔合，形成圆形支架。在每个CR亚基中，含有Nup358的区域包裹着两个Y复合物的茎，可能稳定了支架。Nup205连接两个Y配合物的短臂，并与相邻Y配合物的茎相连。包含Nup214的区域使用延伸的卷曲螺旋连接两个Y络合物的Nup85，并突出到NPC的轴向孔中。这些以前没有特征的结构特征揭示了对NPC组装的了解。
2020年5月4日，施一公团队(西湖大学为第一单位)在Cell Research 在线发表题为”Molecular architecture of the luminal ring of the Xenopus laevis nuclear pore complex“的研究论文，该研究报告了非洲爪蟾卵母细胞的NPC的腔环（LR）的冷冻电子断层扫描（cryo-ET）结构。LR的观察到的关键结构特征可通过单粒子低温电子显微镜（cryo-EM）分析独立确认。该研究揭示了LR以前未知的特征，并可能解释了NPC的弹性（点击阅读）。
核孔复合物 (NPC) 存在于所有真核细胞的核膜 (NE) 中并介导核质转运。脊椎动物 NPC 由四个圆形支架组成：细胞质环 (CR)、内环 (IR)、核环 (NR) 和腔环 (LR)。IR 位于 NPC 的中心层并桥接外环 CR 和 NR。在四个环中，只有 LR 位于 NE 的管腔中。细胞质丝 (CF) 连接到 CR 并促进核质转运。NPC 的结构研究已经获得了关于 NPC 的单个核孔蛋白、亚复合物和环状支架的大量信息。
脊椎动物 NPC 具有非常大的分子质量，尽管具有 8 倍对称性，但仍显示出相当大的构象灵活性。这些方面使通过单粒子分析 (SPA) 对 NPC 进行冷冻电子显微镜 (cryo-EM) 分析在技术上具有挑战性。因此，在过去的二十年里，通过亚断层平均 (STA) 的冷冻电子断层扫描 (cryo-ET) 一直是 NPC 结构研究的主要方法。人类 NPC 的 IR 亚基冷冻 ET 重建的最佳分辨率约为 21 Å，此 EM 图允许通过对接已知的 X 射线结构为人类 NPC 生成复合坐标。
IR支架的结构特征（图源自Cell Research ）
采用冷冻电镜 SPA 方法，成功地重建了非洲爪蟾（X. laevis）NPC 的 CR 亚基，局部分辨率约为 5-8 Å。最近，依靠增强的样品制备和冷冻电镜分析方法，已将 X. laevis CR 亚基的局部分辨率显著提高到 3.8 Å。二级结构元件和庞大的氨基酸侧链的详细特征可在部分核心区域中识别。
在这项研究中，报告了 X. laevis NPC IR 亚基的冷冻电镜重建，平均分辨率为 4.2 Å，局部分辨率达到 3.8 Å。EM 图允许对接 X. laevis 核孔蛋白的已知和预测结构以及二级结构元件的识别。基于 EM 图，该研究生成了 X. laevis IR 亚基的 30 个核孔蛋白的原子坐标，其中包括 19,315 个氨基酸。这种结构揭示了脊椎动物 IR 亚基组装的基础。
参考消息：
https://www.nature.com/articles/s41422-022-00633-x
