依赖 RanBP2 的环状层驱动核孔组装与核膨胀

细胞内的隐形助手

我们体内的每个细胞都必须不断地在细胞核与细胞质之间传递信号和物质——细胞核是保存 DNA 的隔室。这些交通通过称为核孔的微小通道进行。新研究揭示，细胞在周围的膜网络中保存了一批部分组装好的核孔备件，并利用它们在细胞分裂后迅速扩大并增强细胞核的功能。

储存核通道的膜堆叠

几十年来，生物学家在细胞内部观察到神秘的膜堆叠，称为环状层，但其功能一直不明。环状层位于内质网内——一个与核表面相连的广袤膜系统。作者利用先进成像显示，这些堆叠充满了与核孔极为相似的类孔结构。与以往认为此类结构主要出现在胚胎或癌细胞中的观点相反，该研究在多种普通人类细胞类型中都发现了它们，从常见的实验室细胞系到非转化的成纤维细胞，甚至是体外培养的神经元。正常情况下这些堆叠体积小且分散，但在应激或疾病模型下它们会增大并聚集。

储存的孔如何支撑生长中的细胞核

细胞分裂后，新形成的细胞核必须扩大并重建数千个核孔。研究者在活细胞中追踪环状层的行为，发现小型堆叠沿着内质网向核表面移动。在那里它们反复接触并最终与核膜融合。每次融合事件都会输送若干预先组装好的孔单元。尽管在任一时刻储存的孔数量看似有限，研究团队计算出在分裂后初期，这些融合事件累积地大约供给了典型人类细胞近三分之一的核孔，对核孔总数与核尺寸贡献显著。

构建并聚集孔单元的支架蛋白

研究确定了一种大型蛋白 RanBP2 作为这些储存孔复合体的关键组织者。RanBP2 通常构成从核孔向胞质延伸的丝状结构的一部分。这里作者表明它在远离细胞核的地方也参与在膜堆叠内部组装孔支架。RanBP2 中一段富含特定小型氨基酸的柔性区段至关重要：它有助于将核心孔组分聚集成环状单元，并将多个单元簇集成更大的堆叠。当 RanBP2 水平降低或关键区段被去除时，健康细胞中的小堆叠缩小或消失，受应激时大团块无法形成，进入核表面的孔数量减少。结果是细胞核增长受限，某些因子在核与胞质间的运输效率降低。

将储存孔引导到合适膜位点

RanBP2 并非单独行动。通过捕获 RanBP2 的结合伙伴，研究者发现膜蛋白 Climp63 扮演重要角色，Climp63 负责塑造内质网的平坦片层。富含 RanBP2 的孔堆叠优先位于靠近细胞核的 Climp63 标记区域。当 Climp63 被耗竭时，这些堆叠体变得更大并向外漂移到通常由细薄膜管占据的区域，远离核表面。此时核膜上的核孔变得稀少，细胞核无法正常扩张。这表明，一类因子（如 RanBP2）负责构建孔单元，而另一类因子（如 Climp63）负责将它们定位到合适的膜上并帮助它们到达核边界。

制造核孔的第三条途径

此前，科学家描述了两种主要的核孔构建方式：一种是在细胞分裂后快速爆发的途径，另一种是在细胞周期其余阶段较慢进行的途径。新工作表明，来自环状层的孔输送是一个独立的、额外的路线。当作者同时抑制该途径与任一已知途径时，核孔数量进一步下降，证实三条路线是累加而非互相替代。简言之，细胞在周围膜中保存了一个可移动的、预构建孔部件仓库。RanBP2 帮助组装与簇集这些部件，Climp63 帮助将它们瞄准细胞核，二者共同使细胞核得以增长并维持高效的物质交换。当该系统受扰动时，孔构建受阻，细胞核发育不良，胞质中堆积许多充满核孔的堆叠——这些表型可能与脆性 X 综合征、神经退行性疾病和癌症等状况相关。

引用: Lin, J., Agote-Aran, A., Liao, Y. et al. RanBP2-dependent annulate lamellae drive nuclear pore assembly and nuclear expansion. Nat Commun 17, 4400 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71101-y

关键词: 核孔复合体, 环状层, RanBP2, 内质网, 核膨胀