核膜を通る生体分子輸送におけるサイズ依存的な定常状態飽和限界

核は真核生物のゲノムDNAを保存し、核膜を通る分子輸送を調節することによって細胞の完全性を維持します。これまで、小さな分子は受動的透過限界を下回るサイズを持ち、自由に核に拡散できると考えられており、より大きな分子の輸送はエネルギーを必要とする能動的メカニズムによって調節されるとされています。ここでは、受動的透過限界を下回るサイズのデキストラン分子の核への取り込みと輸出の動力学について報告します。時間を追った共焦点蛍光顕微鏡を用いた研究では、受動拡散モデルからの明確な逸脱が示されています。特に、核内のデキストラン分子の定常状態濃度は常に外部の濃度よりも少ないことが観察され、受動拡散モデルの予測と矛盾しています。輸送の詳細な分析とモデリングにより、核輸出率は輸入率と著しく異なり、その率の違いは分子のサイズに依存することが示されました。核輸出率は、核から直接デキストラン分子の拡散を観察するという独立した実験的研究によっても確認されました。我々の実験と輸送モデルは、核が受動的透過限界を下回る外因性高分子を能動的に拒絶することを示唆しています。この結果は、特に標的薬物送達や遺伝子治療に関連する分野において、バイオメディカル研究に重要な影響を与える可能性があります。