核膜孔（ギリシャ語、細孔=通過または通過から）が核質と細胞質間輸送のほとんどを可能に核の「ゲート」です。核膜孔は、核の内膜と外膜を結合してチャネルを形成し、タンパク質とRNAを輸送します。
細孔という言葉は、問題の構造の複雑さを反映していません。このため、核膜孔ではなく、核膜孔複合体（CPN）を参照することをお勧めします。CPNは、輸送中または細胞周期の状態中にその構造が変化する可能性があります。
出典：英語版ウィキペディアのRS Shaw。
最近、CPNを構成するタンパク質であるヌクレオポリンが遺伝子発現の調節に重要な役割を果たすことが発見されました。したがって、ヌクレオポリンの機能に影響を与える変異が発生すると、自己免疫疾患、心筋症、ウイルス感染症、癌などの病状がヒトに発生します。
特徴
電子断層撮影法を使用して、CPNの厚さは50 nm、外径は80〜120 nm、内径は40 nmであることがわかりました。大きなリボソームサブユニット（MW 1590 kDa）などの大きな分子は、CPNを介して核からエクスポートできます。核あたり2,000〜4,000のNPCがあると推定されています。
個々のCPNの分子量は、脊椎動物でおよそ120から125 MDa（1 MDa = 10 6 Da）の間です。対照的に、CPNは酵母では小さく、約60 MDaです。CPNの巨大なサイズにもかかわらず、ヌクレオポリンはすべての真核生物で高度に保存されています。
CPNによる転座は高速なプロセスであり、その速度は1000転座/秒です。ただし、CPN自体はトランスポートフローの方向を決定しません。
これは、サイトゾルよりも核で大きいRanGTP勾配に依存します。この勾配は、グアニン交換因子Ranによって維持されます。
細胞周期の間に、CPNはそれらのコンポーネントのアセンブリおよび不一致サイクルを受けます。アセンブリは、界面で、有糸分裂の直後に発生します。
特徴
リボ核酸（小さな核RNA、メッセンジャーRNA、トランスファーRNA）、タンパク質、およびリボ核タンパク質（RNP）は、CPNを介して積極的に輸送する必要があります。これは、ATPとGTPの加水分解によるエネルギーが必要であることを意味します。各分子は特定の方法で輸送されます。
一般に、RNA分子はRNP複合体を形成するタンパク質が詰め込まれ、この方法で輸出されます。対照的に、積極的に核に輸送されるタンパク質は、正に荷電したアミノ酸残基（例えば、KKKRK）を有する核局在化シグナル配列（SLN）を持たなければならない。
核に輸送されるタンパク質は、アミノ酸ロイシンに富む核輸送信号（NES）を持つ必要があります。
核と細胞質の間の輸送を促進することに加えて、CPNはクロマチンの組織化、遺伝子発現の調節、およびDNA修復に関与しています。ヌクレオポリン（Nups）は、細胞増殖の状態に関係なく、転写の活性化または抑制を促進します。
酵母では、Nupsは核膜のCNPにあります。後生動物ではそれらは内部にあります。それらはすべての真核生物で同じ機能を果たします。
物質の輸入
CPNを介して、両方向の小分子の受動拡散と能動輸送、タンパク質のインポート、RNAとリボ核タンパク質（RNP）のエクスポート、および分子の双方向シャトルがあります。後者には、RNA、RNP、およびシグナル伝達、生合成、代謝回転に関与するタンパク質が含まれます。
核へのタンパク質の取り込みは2つのステップで行われます。1）CPNの細胞質側へのタンパク質の結合。2）CPNを介したATP依存性転座。このプロセスには、ATPの加水分解と、核と細胞質との間のGTP / GDPの交換が必要です。
輸送モデルによれば、受容体-タンパク質複合体は、ヌクレオポリンの反復するFG配列に付着、解離、および再付着することにより、チャネルに沿って移動します。このようにして、複合体は1つのヌクレオポリンからCPN内の別のヌクレオポリンに移動します。
物質の輸出
インポートに似ています。GTPaseを実行すると、CNPを介したトランスポートに方向性が適用されます。Ranは、GDPまたはGTPにバインドされているかどうかに応じて、2つのコンフォメーション状態を持つ分子スイッチです。
2つのRan固有の調節タンパク質は、2つの状態間の変換をトリガーします。1）サイトゾルGTPase活性化タンパク質（GAP）。2）核グアニン交換因子（GEF）。GDPとGTPの交換を促進し、Ran-GDPをRan-GTPに変換します。
サイトゾルには主にRan-GDPが含まれています。カーネルには主にRan-GTPが含まれています。Ranの2つのコンフォメーションフォームのこの勾配により、トランスポートが適切な方向に向けられます。
貨物に取り付けられた受容体の輸入は、FG-リピートへの取り付けによって促進されます。それがCNPの核側に到達した場合、Ran-GTPはレシーバーに加わってポジションを解放します。したがって、Ran-GTPはインポートプロセスの方向を作成します。
核の輸出も同様です。ただし、核内のRan-GTPは、貨物の受容体輸出への結合を促進します。輸出受容体が細孔を通って細胞質ゾルに移動すると、GTPのGDPへの加水分解を誘発するRan-GAPに遭遇します。最後に、受容体はそのポストおよび細胞質ゾルのRan-GDPから放出されます。
RNA輸送
RNAの一部のクラスのエクスポートは、タンパク質のエクスポートに似ています。たとえば、tRNAとnsRNA（小さな核）はRanGTP勾配を使用し、それぞれカリオフェリンexportin-tとCrmによってCPNを介して輸送されます。成熟したリボソームの輸出は、RanGTP勾配にも依存しています。
MRNAは、タンパク質や他のRNAとは非常に異なる方法でエクスポートされます。その輸出のために、mRNAはメッセンジャーRNP（mRNP）の複合体を形成し、1つのmRNA分子が数百のタンパク質分子に囲まれています。これらのタンパク質は、mRNAのプロセシング、キャッピング、スプライシングおよびポリアデニル化を担っています。
細胞は、成熟したmRNAを持つmRNAと未成熟なmRNAを持つmRNAを区別できなければなりません。RPNm複合体を形成するmRNAは、輸送のために改造する必要のあるトポロジーを採用できます。mRNPがCPNに入る前に、TRAMPとエキソソームタンパク質複合体によって制御ステップが実行されます。
成熟したRNPmが組み立てられると、RPNmはトランスポート受容体（Nxf1-Nxt1）によってチャネルを介して輸送されます。この受容体は、細胞質に到達するmRNPのリモデリング方向性を確立するために、ATP（RanGTP勾配ではない）の加水分解を必要とします。
核膜孔複合体と遺伝子発現の制御
一部の研究は、CPNコンポーネントがクロマチンの構造と転写因子へのアクセスを制御することにより、遺伝子発現の調節に影響を与える可能性があることを示しています。
最近進化した真核生物では、ヘテロクロマチンは優先的に核の周辺に位置しています。この領域は、CPNの核バスケットによって維持されているユークロマチンチャネルによって中断されています。ユークロマチンと核バスケットの関連付けは、遺伝子の転写に関連しています。
たとえば、CPNレベルでの転写の活性化には、核バスケットの成分とヒストンSAGAアセチルトランスフェラーゼやRNA輸出因子などのタンパク質との相互作用が含まれます。
したがって、核バスケットは、数多くの高度に転写されたハウスキーピング遺伝子および環境条件の変化によって強く誘導される遺伝子のプラットフォームです。
核膜孔複合体とウイルス学
真核細胞のウイルス感染はCPNに依存しています。ウイルス感染のいずれの場合でも、その成功は、ウイルス複製という最終的な目標を達成するためにCPNを通過するDNA、RNA、またはRPNに依存しています。
サルウイルス40（SV40）は、核内転座におけるCPNの役割を調査するために最も研究されたモデルの1つです。これは、SV40のゲノムが小さい（5,000塩基）ためです。
ウイルスDNAの輸送は、ウイルスが核に到達するまでウイルスを保護するウイルス外被タンパク質によって促進されることが示されています。
部品
CPNは核エンベロープの内部に埋め込まれ、およそ500から1000のNupsで構成されています。これらのタンパク質は、互いに相互作用する構造サブコンプレックスまたはモジュールに編成されています。
最初のモジュールは、砂時計型の細孔内の中心コンポーネントまたはリングであり、核内と細胞質の両面で直径120 nmの別のリングによって制限されます。2番目のモジュールは、砂時計型のコンポーネントの周りにある核と細胞質のリング（それぞれ直径120 nm）です。
3番目のモジュールは、120 nmリングから核質に突き出てバスケット型の構造を形成する8つのフィラメントです。4番目のモジュールは、細胞質の側に向かって突き出ているフィラメントで構成されています。
6つのNupsとタンパク質Seh 1とSec 13で構成されるY字型の複合体は、CNPの最大かつ最も特徴付けられた複合体です。この複合体は、CPNの足場の一部である重要なユニットです。
Nupsのシーケンス間の類似性が低いにもかかわらず、CPN足場はすべての真核生物で高度に保存されています。
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