Las importinas son una familia de proteínas tipo carioferina que transportan proteínas desde el exterior al interior del núcleo uniéndose a secuencias específicas denominadas señal de localización nuclear ( NLS ).
Una importina tiene dos subunidades , importina α e importina β . Las importinas β pueden unirse a proteínas diana y transportarlas directamente, o formar heterodímeros con importina α. En este caso, la importina β asegura interacciones con el poro nuclear, mientras que la importina α desempeña el papel de una proteína adaptadora que se une a la señal de localización nuclear de la proteína que se va a transportar. El trímero NLS - (importina α) - (importina β) se disocia después de unirse al complejo Ran - GTP dentro del núcleo , y las dos importinas se reciclan en el citoplasma para un nuevo ciclo.
Una parte importante de la subunidad α, que desempeña el papel de una proteína adaptadora , consta de varias repeticiones de armadillo dispuestas en tándem. Estas repeticiones pueden apilarse para formar una estructura curva que facilita la unión a la secuencia de localización nuclear específica de las proteínas que se van a transportar. El principal sitio de unión a NLS se encuentra cerca del extremo N -terminal , un sitio de unión secundario en la vecindad del extremo C -terminal . En otras repeticiones de armadillo , la importina α también contiene una región N -terminal de 90 residuos de aminoácidos que proporciona la conexión con la importina β y se denomina dominio IBB . También es un sitio de autoinhibición, que también participa en la liberación de la proteína transportada una vez que la α importina está en el núcleo.
Las importinas β tienen la estructura típica de las proteínas de la superfamilia de las carioférinas . Tienen entre 18 y 20 repeticiones HEAT en tándem, cada una de estas repeticiones contiene dos hélices α antiparalelas unidas por un codo y cuya pila constituye la estructura general de la proteína.
Para transportar la proteína a la que se ha unido al núcleo , la importina β debe unirse a los complejos de poros nucleares . Lo consigue mediante enlaces débiles y transitorios con las nucleoporinas (en) al nivel de sus motivos FG o Phe - Gly . Los análisis de cristalografía de rayos X mostraron que estos motivos se unen a bolsas hidrófobas poco profundas en la superficie de la β-importina.
La función principal de las importinas es trasladar proteínas con una señal de localización nuclear desde el citoplasma al interior del núcleo celular a través de complejos de poros nucleares ( NPC ), lo que se denomina ciclo, importación nuclear de proteínas.
Este ciclo comienza con la unión de la proteína a transportar. La importina β monomérica puede realizar este paso, pero generalmente también es una importina α que forma un heterodímero con ella y desempeña el papel de una proteína adaptadora con las proteínas NLS a transportar. Esta última es una secuencia de básicos aminoácidos que marca la proteína que transporta como teniendo que ser importados en el núcleo. Una proteína diana puede transportar una o dos de estas señales, que se unen a los sitios de unión de la importina α primaria y secundaria.
Una vez que la proteína que se va a transportar se une a la importina, la importina β interactúa con un complejo de puerto nuclear para difundirse en el interior del núcleo desde el citoplasma. La velocidad de difusión depende tanto de la concentración de α importina en el citoplasma como de la afinidad de α importina por la proteína que se va a transportar. Una vez que llega al interior del núcleo, el complejo proteico (importina α) - (importina β) interactúa con una proteína Ran de la superfamilia Ras (fr) , que induce un cambio conformacional en la importina β y disocia la proteína compleja– (importina α) - (importina β) –Ran en proteína– (importina α) por un lado y (importina β) –Ran– GTP por otro lado. La importina β se une a Ran- GTP y está lista para reciclarse.
El fragmento de proteína (importina α), a su vez, se disocia dentro del núcleo. El mecanismo de esta disociación implica el dominio IBB de la región N -terminal de α importina, que contiene una región autorreguladora que se asemeja a la señal NLS. La disociación de la importina β tiene el efecto de liberar este sitio y hacer que compita con las proteínas que deben transportarse cuando buscan unirse al sitio de unión principal de la importina α a NLS. Es este mecanismo el que asegura la disociación de la proteína transportada de la α importina. En algunos casos, la liberación específica de factores como nucleoporinas (en) NUP2 y Nup50 (en) puede intervenir para facilitar la disociación de la proteína transportada.
Finalmente, la importina α se une a un complejo Ran-GTP / CAS (in) que facilita su salida del núcleo al citoplasma. La proteína CAS pertenece a la superfamilia de las carioferinas y es un factor de exportación nuclear. El complejo (importina β) devuelve -Ran-GTP al citoplasma, y el complejo Ran-GTP es hidrolizado por una proteína activadora de la actividad GTPasa (en) ( GAP ) para dar el complejo Ran- GDP , que libera la β importina: es la hidrólisis de GTP que proporciona energía para todo el ciclo de importación de proteínas. En el núcleo, un factor de intercambio de nucleótidos de guanina (en) ( GEF ) carga la proteína Ran con una molécula de GTP, que luego se hidroliza con una proteína de activación de la actividad GTPasa del citoplasma es la actividad GTPasa de la proteína Ran que asegura el carácter unidireccional del transporte de proteínas a través de la membrana nuclear .
Varias enfermedades están asociadas con mutaciones o cambios en la expresión de importina α e importina β. De hecho, las importinas juegan un papel decisivo en la regulación de la gametogénesis y la embriogénesis . Por tanto, se ha implicado una alteración en la expresión de importina α en defectos de fertilidad en Drosophila melanogaster .
Los estudios también asocian alteraciones en la importina α con ciertos casos de cáncer . El cáncer de mama , en particular, estaría asociado con una forma de importina α en la que falta el dominio de unión de la señal de localización nuclear . Además, se ha demostrado que la α importina importa la proteína BRCA1 al núcleo. La sobreexpresión de importina α también se ha asociado con tasas de supervivencia bajas en pacientes con ciertos melanomas .
Ciertas patologías virales también se han asociado con importinas. Uno de los pasos clave de la infección por la enfermedad por el virus del Ébola es la inhibición de la importación nuclear de la proteína PY-STAT1 (in) : el virus del Ébola recibe la importina en el citoplasma, por lo que ya no puede transportar proteínas al núcleo por vinculante a su NLS.