真核生物的細胞核由雙層的核膜包裹，核孔復合物（nuclear pore complex， NPC）是核膜上負責物質運輸的**通道，在調控基因表達方面起著重要作用，其功能異常將導致包括癌癥在內的多種**的發生。

NPC是真核細胞中*龐大，*復雜的分子機器之一，其高分辨率結構的解析一直被視為結構生物學界的“圣杯”之一。近日，西湖大學施一公團隊在Cell Research上在線發表了題為“Cryo-EM structure of the nuclear ring from Xenopus laevis nuclear pore complex”的*新研究成果，報道了目前分辨率*高的、NPC中核質環（nuclear ring， NR）亞基的單顆粒冷凍電鏡結構。該研究闡釋了NR的基本構成，并結合該課題組之前對NPC中胞質環（cytoplasmic ring， CR）和內環（inner ring， IR）的結構研究，搭建了目前為止***的NPC支架結構模型。這對理解細胞生命活動的基本過程，以及相關**的致病機理都具有重要意義，也是開發相應**方法和**的基礎。

NPC鑲嵌于雙層核膜（nuclear envelope， NE）上，在從細胞質到細胞核的方向上，主要由胞質絲（cytoplasmicfilaments）、胞質環（cytoplasmic ring， CR），內環（inner ring， IR）、核質環（nuclear ring， NR）和核籃（nuclear basket）組成。其中，CR、IR和NR構成NPC*穩定的支架部分，其直徑可達約110 nm，高約70 nm。而附著于CR上的胞質絲、附著于NR上的核籃以及主要由IR中的FG重復（FG repeats）構成的擴散屏障（diffusion barrier）則是NPC選擇性運輸的主要執行者。此外，在垂直于NE的方向上，NPC還具有C8對稱性。一個NPC含有約30種不同的核孔蛋白（nucleoporin），每種核孔蛋白的拷貝數一般為八的倍數，因此一個NPC含有的核孔蛋白數目非常大（500-1000個）。這也導致NPC具有非常大的分子量，在釀酒酵母中約為60 MDa，而在人中則可達約110 MDa。

該研究以非洲爪蟾（Xenopus laevis）NPC為研究對象，單顆粒冷凍電鏡分析為主要研究手段，共收集46143張電鏡照片，從中人工篩選出33747張可用照片，然后從可用照片中人工挑出800825個NPC顆粒用于數據處理。經過多輪復雜運算，*終利用813020個顆粒，重構出NR亞基結構，并以此搭建了模型。這是世界上截至目前NR亞基報道的*高分辨率。

該模型中NR亞基的主體主要由兩個Y復合物組成，每個Y復合物包含十個不同的核孔蛋白，其中，在NPC重組裝過程中負責與染色體結合的ELYS和Y復合物長臂中的Nup160和Nup37密切接觸。此外，NR亞基中還包含有起到關鍵連接作用的Nup205和Nup93，與CR和IR不同的是，這兩個分子在NR中的拷貝數均為一。Nup93和Nup205在同一個NR亞基中連接內、外Y復合物，Nup93還進一步利用其N端的長螺旋與相鄰亞基中Nup205的C端結合，二者對維持NR的結構穩定起著重要作用。

*后，結合施一公團隊之前解析的CR和IR高分辨結構，該研究還搭建NPC支架結構模型。該模型包含了來自632個核孔蛋白中的約445000個氨基酸殘基，是目前為止*詳細，且***的NPC支架結構模型，為領域內理解脊椎動物NPC的組成、結構、組裝以及功能提供了堅實的基礎。（生物谷Bioon.com）