NUP98 Sets the Size-Exclusion Diffusion Limit through the Ciliary Base.
NUP98 Sets the Size-Exclusion Diffusion Limit through the Ciliary Base.
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DOI：
10.1016/j.cub.2018.04.014
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发表时间：
2018-05-21
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Brueckner M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Endicott SJ;Brueckner M
初级纤毛维持可溶性蛋白和膜蛋白的良好调节的补充，使其能够介导发育和组织稳态所必需的多种信号通路。进入纤毛是在基部进行调节的，其中含有核孔蛋白的复合物（称为“纤毛孔复合物”（CPC））已被提议为可溶性分子扩散到纤毛中设定尺寸排阻限制。在这里，我们使用基于荧光的扩散捕获系统证明，Nup98（核孔复合体中 FG 水凝胶渗透屏障的一个组成部分）限制了 >70kDa 的可溶性分子扩散到培养的哺乳动物细胞中的纤毛中。 siRNA 介导的 Nup98 敲低增加了 >100kDa 的分子扩散到纤毛的速率。微管蛋白异二聚体是轴丝的组成部分，大小约为 100kDa。敲低 Nup98 后，纤毛变得更短，并且它们的长度对细胞质可溶性微管蛋白水平的变化更加敏感。这些数据表明纤毛孔复合体的新功能，限制可溶性微管蛋白在纤毛基质和细胞质之间的扩散，使纤毛能够独立于细胞质微管动力学调节其长度。 Endicott 和 Brueckner 表明，含有核孔蛋白 Nup98 的 FG 重复定位于纤毛基底，在那里它作为扩散屏障的一部分，限制大于 70kDa 的分子（特别是包括微管蛋白）在纤毛基质和细胞质之间的扩散。
The primary cilium maintains a well-regulated complement of soluble and membrane proteins, allowing it to mediate a variety of signaling pathways essential for development and tissue homeostasis. Entry into the cilium is regulated at the base, where a complex containing nucleoporins, referred to as the “ciliary pore complex,” (CPC) has been proposed to set a size-exclusion limit for soluble molecule diffusion into the cilium. Here, using a fluorescence-based diffusion trap system, we demonstrate that Nup98, a component of the FG hydrogel permeability barrier at the nuclear pore complex, limits the diffusion of soluble molecules >70kDa into the cilium in cultured mammalian cells. siRNA mediated knockdown of Nup98 increases the rate of diffusion of molecules >100kDa into the cilium. The tubulin heterodimer, the building block of the axoneme, is approximately 100kDa in size. After knockdown of Nup98, cilia become shorter, and their length is more sensitive to changes in cytoplasmic soluble tubulin levels. These data indicate a novel function of the ciliary pore complex, limiting diffusion of soluble tubulin between the ciliary matrix and the cytosol, allowing the cilium to regulate its length independently of cytosolic microtubule dynamics. Endicott and Brueckner show that the FG-repeat containing nucleoporin Nup98 localizes to the ciliary base, where it functions as part of a diffusion barrier limiting diffusion of molecules >70kDa, notably including tubulin, between the ciliary matrix and cytosol.
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