核外搬出シグナル

核外搬出シグナル（かくがいはんしゅつしぐなる、NES）は、タンパク質が細胞核から細胞質へと移動するために必要な、特定の短いアミノ酸配列です。これは細胞内の重要な輸送システムである核輸送の一部を担います。

機能と特徴

NESは通常、4つの疎水性アミノ酸残基が特定のパターン（典型的なものではLxxxLxxLxL、ここで「L」は疎水性残基、多くはロイシン）で並んでいます。この配列は、核輸送に関わるタンパク質であるエクスポーチンによって認識され、結合します。これにより、タンパク質は核膜にある核膜孔複合体を通って細胞質へと運ばれます。細胞質から核へのタンパク質輸送を担う核局在化シグナル（NLS）とは対照的な働きをします。

配列の構造的意味

NESの疎水性残基が特定の配置をとるのは、タンパク質の二次構造において常に同じ側に露出しているためと考えられています。この構造的な配置が、エクスポーチンとの効果的な相互作用を実現しています。

RNAの核外輸送

RNA自体はヌクレオチドの鎖であり、単独でNESを持つわけではありません。したがって、RNAが核から細胞質へ移動する際には、タンパク質と結合してリボ核タンパク質複合体を形成します。この複合体を構成するタンパク質がNESを持つことで、RNAを含む複合体全体が核外へ搬出されるのです。

搬出のメカニズム

核外搬出は、Ranと呼ばれるGタンパク質と密接に関連しています。まず、核内でRanタンパク質がGTPと結合したRan-GTPとなります。このRan-GTPが核外搬出受容体（エクスポーチンなど）に結合すると、受容体の構造が変化し、運びたいタンパク質（積み荷）との親和性が高まります。受容体が積み荷タンパク質に結合すると、Ran-GTP、受容体、積み荷タンパク質の三者複合体が形成されます。この複合体は核膜孔複合体を通過して細胞質側へ移動します。

細胞質側に到達すると、GTPアーゼ活性化タンパク質（GAPs）の作用により、Ran-GTPのGTPが加水分解されてRan-GDPに変化します。Ran-GDPは構造が変化し、受容体から解離します。Ranから解放された受容体も積み荷タンパク質との親和性を失い、積み荷タンパク質が放出されます。

受容体とRan-GDPはその後、再び核へと戻り、再利用されます。核内にはグアニンヌクレオチド交換因子（GEF）が存在し、Ran-GDPに結合しているGDPをGTPに交換することで、Ranを再びRan-GTPの状態に戻し、次の核外搬出サイクルに備えます。

このように、NESはタンパク質やRNA（複合体として）の核からの精密な輸送を制御する重要な要素であり、細胞の機能維持に不可欠な役割を果たしています。

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