As importinas são uma família de proteínas do tipo carioferina que transportam proteínas de fora para o interior do núcleo , ligando-se a sequências específicas chamadas de sinal de localização nuclear ( NLS ).
Um importin tem duas subunidades , importin α e importin β . As importinas β podem se ligar a proteínas alvo e transportá-las diretamente, ou formar heterodímeros com a importina α. Nesse caso, a β importina garante interações com o poro nuclear, enquanto a α importina desempenha o papel de uma proteína adaptadora que se liga ao sinal de localização nuclear da proteína a ser transportada. O trímero NLS - (importina α) - (importina β) se dissocia após se ligar ao complexo Ran - GTP dentro do núcleo , sendo as duas importinas recicladas no citoplasma para um novo ciclo.
Uma parte importante da subunidade α, que desempenha o papel de uma proteína adaptador , é formado por várias repetições tatu tandem dispostas. Estas repetições podem empilhar juntas para formar uma estrutura curva que facilita a ligação à sequência de localização nuclear específica para as proteínas a serem transportadas. O local de ligação principais NLS está localizado perto da extremidade N -terminal , um sítio de ligação secundário na vizinhança da extremidade C -terminal . Outras repetições de tatu , a importina α também contém uma região N- terminal de 90 resíduos de aminoácidos que fornecem a ligação à importina β e denominada domínio IBB . É também um sítio de autoinibição, que também está envolvido na liberação da proteína transportada, uma vez que a α importina está no núcleo.
As importinas β têm a estrutura típica de proteínas da superfamília das carioférinas . Eles têm entre 18 e 20 repetições HEAT em tandem, cada uma dessas repetições contendo duas hélices α antiparalelas ligadas por um cotovelo e cuja pilha constitui a estrutura geral da proteína.
A fim de transportar para o núcleo a proteína à qual se ligou, a importina β deve ligar-se aos complexos de poros nucleares . Ele consegue isso por meio de ligações fracas e transitórias com as nucleoporinas (en) no nível de seus motivos FG, ou Phe - Gly . As análises de cristalografia de raios-X mostraram que esses motivos se ligam a bolsas hidrofóbicas rasas na superfície da β importina.
A principal função das importinas é translocar proteínas com um sinal de localização nuclear do citoplasma para o interior do núcleo da célula por meio de complexos de poros nucleares ( NPCs ), um chamado ciclo de importação nuclear de proteínas.
Este ciclo começa com a ligação da proteína a ser transportada. A importina β monomérica pode realizar esta etapa, mas geralmente também é uma importina α formando um heterodímero com ela e desempenhando o papel de uma proteína adaptadora com as proteínas NLS para transportar. Este último é uma sequência de aminoácidos básicos que marca a proteína que a carrega como tendo que ser importada para o núcleo. Uma proteína alvo pode transportar um ou dois desses sinais, que se ligam aos locais de ligação a importina primária e secundária.
Uma vez que a proteína a ser transportada está ligada à importina, a importina β interage com um complexo de porta nuclear para se difundir para o interior do núcleo a partir do citoplasma. A velocidade de difusão depende da concentração de α importina no citoplasma, mas também da afinidade da α importina pela proteína a ser transportada. Uma vez dentro do núcleo, o complexo proteico (importina α) - (importina β) interage com uma proteína Ran da superfamília Ras (fr) , que induz uma mudança conformacional na importina β e dissocia a proteína complexa - (importina α) - (importin β) –Ran na proteína– (importin α) por um lado e (importin β) –Ran– GTP por outro lado. Importin β vinculado a Ran– GTP e está pronto para reciclagem.
O fragmento de proteína (importina α), por sua vez, se dissocia dentro do núcleo. O mecanismo desta dissociação envolve o domínio IBB da região N- terminal da α importina, que contém uma região autorregulatória semelhante ao sinal NLS. A dissociação da importina β tem o efeito de liberar este sítio e fazê-lo competir com as proteínas a serem transportadas quando buscam se ligar ao principal sítio de ligação de NLS da importina α. É esse mecanismo que garante a dissociação da proteína transportada da α importina. Em alguns casos, a liberação específica de fatores como nucleoporinas (en) NUP2 e Nup50 (en) pode intervir para facilitar a dissociação da proteína transportada.
Finalmente, a importina α se liga a um complexo Ran-GTP / CAS (in) que facilita sua saída do kernel para o citoplasma. A proteína CAS pertence à superfamília da carioferina e é um fator de exportação nuclear. O complexo (importin β) retorna -Ran-GTP para o citoplasma, e o complexo Ran-GTP é hidrolisado por uma atividade de proteína GTPase ativadora (en) ( GAP ) para dar o complexo Ran- GDP , que libera a importina β: é a hidrólise do GTP, que fornece energia para todo o ciclo de importação de proteínas. No núcleo, um fator de troca de nucleotídeo guanina (en) ( GEF ) carrega a proteína Ran com uma molécula de GTP, que é então hidrolisada com uma proteína de ativação da atividade GTPase do citoplasma é a atividade GTPase da proteína Ran que garante o caráter unidirecional do transporte de proteínas através da membrana nuclear .
Várias doenças estão associadas a mutações ou alterações na expressão de importina α e importina β. As importinas, de fato, desempenham um papel decisivo na regulação da gametogênese e embriogênese . Uma alteração na expressão de importina α foi, portanto, implicada em defeitos de fertilidade em Drosophila melanogaster .
Os estudos também associam alterações no alfa importante a certos casos de câncer . O câncer de mama , em particular, estaria associado a uma forma de importina α em que o domínio de ligação do sinal de localização nuclear está ausente. Além disso, foi demonstrado que a α importina importa a proteína BRCA1 para o núcleo. A superexpressão de importina α também foi associada a baixas taxas de sobrevida em pacientes com certos melanomas .
Certas patologias virais também foram associadas a importinas. Uma das etapas principais da infecção pelo vírus Ebola é a inibição da importação nuclear da proteína PY-STAT1 (in) : o receptor do vírus Ebola a importina no citoplasma, de modo que não pode mais transportar proteínas para o núcleo por ligação ao seu NLS.