核定位信号(nuclear localization signal, NLS)定义：亲核蛋白一般都含有的能保证整个蛋白质能够通过核孔复合体被运到细胞核内的特殊的短肽氨基酸序列。

简介

核定位信号是另一种形式的信号肽, 可位于多肽序列的任何部分。一般含有 4～8个氨基酸, 且没有专一性, 作用是帮助亲核蛋白进入细胞核。入核信号与导肽的区别在于: ①由含水的核孔通道来鉴别; ②入核信号是蛋白质的永久性部分,在引导入核过程中,并不被切除, 可以反复使用, 有利于细胞分裂后核蛋白重新入核。

有多种类型的核定位信号，这些信号都具有一个带正电荷的肽核心。第一个被确定的NLS序列的蛋白质是SV40的T抗原(MW=92kDa), 它在细胞质中合成后很快积累在细胞核中, 是病毒DNA在核内复制所必需的蛋白质。其野生型的氨基酸序列为Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val, 即使单个氨基酸突变所产生的突变型NLS(Pro-Lys-Tyr-Lys-Arg-Lys-Val)也能阻止这种蛋白质进入细胞核而停留在细胞质中。如果将这种信号接到非核蛋白的随机Lys的侧链上, 则非核蛋白也能转变成核蛋白。

核定位信号的结构和特点

经典的核定位信号由核心NLS及其旁侧的调控顺序构成 。其氨基酸残基的组成决定了信号的强弱，通常碱性氨基酸形成强的入核信号，而中性或酸性氨基酸的存在会减弱其信息的强度以致成为不完全的NLS。核心的NIS旁侧为调控顺序，以多个丝氨酸或苏氨酸残基为特征。这些羟基氨基酸残基是胞内多种激酶磷酸酶系统的靶点，通过其磷酸化和去磷酸化作用调节NLS信号的强度。

经典的NLS的结构标准为(1)核心NLS由含4个赖氨酸或者精氨酸的六肽构成；(2)不含酸性氨基酸和大分子的氨基酸；(3)核心NLS的旁侧为脯氨酸或甘氨酸；(4)旁侧顺序中部存在疏水氨基酸以保证NLS位于蛋白质的分子表面。

入核转运的结构基础

1.核孔复合体(NPC)：细胞核膜是由外膜和内膜组成的磷脂双分子层结构，同时镶嵌一些核孔复合体(NPC)。每个NPC由对称的8分子幅蛋白将内、外两层核膜黏在一起且8分子幅蛋白相互围成一疏水孔道；孔中心有一中央孔栓，中央孔栓控制着生物大分子出入NPC的速率或启闭；幅蛋白与内层核膜融合为一胞质环，胞质环引出八根长30～50 nm游离于胞质的胞质纤丝；同样，幅蛋白与外层核膜融合成一核质环，核质环上引出八根长提篮纤丝，然后由一根终末环将提篮纤丝的另一端连在一起形成提篮样网筐结构。

2.核转运受体：核转运受体在货物蛋白的运载过程中发挥了决定性的作用。Karyopherin是一类与核孔选择性运输有关的蛋白家族，相当于受体蛋白。大多数核转运受体属于结构上比较保守的RanGTP结合蛋白家族的成员。

3.RanGTP蛋白：Ran蛋白是GTPaseras蛋白超家族的一个成员。Ran蛋白可以在GDP结合与GTP结合两种形态之间转变。Ran自身的GTPase活性很低，其活性可以被下述调节物所调节：(1)RanGAP1，是目前所知唯一的一种Ran—GTP活化蛋白，与RanBP1结合后，使Ran 的GTPase活性增强；(2)鸟苷酸交换因子RCC1是Ran最重要的核苷酸交换因子，与染色质结合在一起，可以在细胞核内刺激Ran-GDP转化为Ran-GTP。

4.入核转运的工作原理：NLS信号依赖的蛋白质入核是能量依赖的，低温或者植物的凝集素可抑制的过程，NLS位信号依赖的蛋白入核分为两步：第一步，蛋白的NLS为受体识别形成核孔定位复合物；第二步，NLS信号依赖的蛋白质入核，一旦核定位信号区发生关键碱性氨基酸残基的突变 或源于蛋白构象的改变而导致核定位信号不能有效暴露以及胞浆内其他抑制蛋白的锚定作用而导致核定位信号区被掩盖等，必将影响蛋白入核而发生胞浆到胞核的移位障碍，从而影响该蛋白在核内功能的正常发挥。