在内毒素信号转导效应中,其他因素也会影响其基因的表达,如g蛋白和小g蛋白ran-gtpase的参与,其中该lps/ran基因的突变能导致内毒素耐受现象。当用百日咳毒素(pertusis toxin)使巨噬细胞g蛋白gi的近c端的cys残基发生核糖基化时,修饰后的gi不对受体介导的信号作出反应而处于持久失活状态,此时用内毒素进行刺激可显著降低细胞因子的合成和分泌。可见,g蛋白也参与了机体对内毒素反应的调节。
lps基因位点区域也编码ran/tc4蛋白质,ran/tc4蛋白质是一种gtp酶,ran/tc4的命名是因为与畸胎瘤(tetracarcinoma)中ras家族的第四结构域同源,该酶对细胞核进行物质转运非常重要,即具有核转运(nuclear transport)功能。
ran家族为g蛋白超家族中的一个家族,在核内外物质转运起着重要性作用。g蛋白,即鸟苷三磷酸结合蛋白,作为一个蛋白质家族,其中包含大量结构和功能极为相似的成员,在细胞信号转导过程中起着偶联膜受体和效应器的中介作用。它与gtp结合时为活化状态,与gdp结合时为失活状态。根据其分子大小和结构的不同,通常分为两大类:①异源性三聚体g蛋白(heterotrimeric gtp binding protein),由a、b、c三类亚基组成,相对分子质量约为100000,简称为g蛋白。②单链的小分子g蛋白,通常称为小g蛋白(small g-protein),相对分子质量在20000~30000之间。
小g蛋白家族的分类(哺乳动物)可以分为ras(h-ras、k-ras、n-ras 等)、rho(rhoa、rhob、rhoc,rhog等)、rab(rab1,rab2,rab3,rab4等)、alf、ran等。
ran为 ras样核蛋白(ras-like nuclear protein),是一种小分子鸟嘌呤核苷三磷酸酶(gtpase),核内含量丰富。ran是胞核和胞质进行大分子物质交换所必需的物质。ran家族由诸多成员组成,包括ran-gtp(gtp-bound ran)、ran-gdp(gdp-bound ran)、ran-gef1(ran-gtp-exchange factor 1)、ran-bp1(ran-binding protein-1),ran-bp2、ran-gap(ran-gtp-activating protein)等。
ran gtpase是小g蛋白家族的成员,可水解gtp为gdp,释放出能量,参与ran的生物学作用如核转运(nuclear transport)、微管星体形成、纺锤体装配等。小g蛋白一般只有一个亚单位,为单聚体蛋白。gtp酶的活性也需其他因子调节,其功能与信号的传递、细胞生长分化、蛋白质合成、合成后加工及物质转运等有密切关系。当细胞处于稳定状态时,ran蛋白主要存在于细胞核内。小相对分子质量物质自由进出胞核内,可以通过核孔复合物(nuclear pore complex,npc)自由弥散作用完成物质交换。
相反,相对分子质量大于40000的大分子物质转位需通过核孔复合物进行主动运输,该过程需要消耗能量,并具有分子选择性的特点。npc的相对分子质量大约为124×106,跨越核膜,由100余种不同多肽所组成,这些多肽统称之为核孔蛋白(nucleoporin)。核蛋白输入受体(nuclearprotein import receptor),包括输入蛋白α(importin-α)和转运蛋白(transportin);衔接蛋白包括输入蛋白β(importin $)和snurportin、rp1-α。
输入蛋白α核定位序列(nuclearlocation sequence,nls),结合结构域(nls-binding domain)通过其中一个核定位序列来识别和结合蛋白质,结合的蛋白质随输入蛋白α一起进入核内。带有nls结构蛋白(nls-bearing protein)的转位需要通过ran的gtp酶与importin-α共同作用才能够实现。核孔复合物停泊在nls结构上,需通过importin β与伸到胞质的其他核孔蛋白或纤维相互作用才能完成。ran的gtp酶可由胞质内的 rangap(ran gtpase activatingprotein)分子激活并调节其活性。ran-gtpase中的 gtp可以被rcc1(regulator ofchromosome condensation)所置换,改变其活性,而rcc1仅存在于细胞核内。所以,rangtpase主要在核内发挥效应。目前对核蛋白输出和rna的核输出所知甚少,估计可能是通过上述类似途径进行的。
ran-gdp和ran-gtp在胞质和胞核之间循环,伴随蛋白转输。除此之外还有其他功能:如最近发现,ran gtpase在细胞有丝分裂过程起着重要作用,因为ran-结合蛋白(ran binding protein,ran-bp),如ranbpm(ran binding protein in microtubule organ-ziting center)定位在中心体上,而中心体是有丝分裂纺锤体的生长点。体外使用非洲爪蟾属的未受精卵细胞系统检验发现,ran 在不同形式的纺锤体形成中发挥作用。抗rcc1抗体(rcc1为 ran gtp中gtp置换因子)能阻止微管星体和纺锤体形成,若加入大量ran gtp可恢复上述结构组装。