Клетки могут избегать "data breaches", если решающие сигнальные белки в их ядрах благодаря ловкому биофизическому механизму, участвуют в размытии спагетти-подобных белков. В каждой клетке человека все телесные светокопии (blueprints) и инструкции хранятся в виде ДНК внутри ядра. Молекулы, которые необходимы для перемещения в и из ядра -- чтобы включать или выключать гены, или восстанавливать информацию -- осуществляют это посредством комплексов ядерных пор (NPCs). Перемещения через эти NPCs д. быть тонко контролируемым, чтобы предупреждать ДНК от налетов вирусов или неправильного функционирования как при раке.

Чтобы перемещаться через NPCs, многие молекулы д. быть прикреплены к белкам, наз. транспортные факторы (TFs), которые действуют как челноки, которые распознаются NPC. Но NPC сталкиваются с вызовом: он д. аккуратно распознать и соединиться с TFs, чтобы позволить ему избегать нежелательного трафика, но для этого он д. действовать быстро -- порядка миллисекунды -- чтобы клетка была способна выполнять свои обязанности. Белки, как известно, аккуратно соединяются со специфическими молекулами, подобными антителам, обычно оставаясь прикрепленными к своим мишеням в течение до нескольких месяцев.

"Как же возникает специфичность, которую мы наблюдаем при межбелковых взаимодействиях, подобных взаимодействиям антител, и также have the kind of speed that we see with water off a Teflon pan?" спрашивает Michael Rout.

Чтобы исследовать этот парадокс команда Rout's -- в сотрудничестве с командой David Cowburn из Albert Einstein College of Medicine -- исследовали материал внутри ядерных пор. Канал был выстлан из белков типа от природы неупорядоченных полипептидов -- участков аминокислот без различимой определенной формы.

"Материал, который наполняет NPC подобен спагетти, очень длинные нити образуют своего рода волнистый (wiggly) материал," говорит Ryo Hayama. От природы неупорядоченные полипептиды в NPC называются phenylalanine-glycine нуклеопоринами или FG Nups. Взаимодействия между FG Nups и TFs являются ключевыми для пропускной функции ядерных пор. Но как работает это взаимодействие в здоровых и больных клетках, не совсем ясно в основном из-за трудностей в изучении белков с внутренне присущей неупорядоченностью.

"Обычные методы, подобные ЭМ или кристаллографии, могут предоставить буквально только размытый вид, поскольку белки сами по себе расплывшиеся," говорит Rout. "Они беспорядочны и движутся вокруг да около."

Hayama и Samuel Sparks осуществили термодинамические эксперименты, для которых они сконструировали FG Nups из разных количеств FG повторов и измеряли сколь высокую температуру они продуцируют при смешивании с белками транспортных факторов. Эти данные были использованы для подсчета, какое количество точек контакта между транспортными факторами и NPC задействовано и сколь сильно и быстро они соединяются др. с др.

Они установили. что ключ к этому взаимодействию является очень специфичен, однако молниеносность была очень высока для временных контактов между транспортными факторами и FG Nups. Подобно нитям и крючкам липучки (Velcro), каждая аминокислотная пара из FG Nup региона лишь прикасалась очень слабо к транспортному фактору, при этом окончательный результат определялся сродством между двумя партнерами; но в отличие от липучки партнеры не соединялись др. с др. дольше, чем необходимо для прохождения транспортного фактора через ядерную пору.

Эта "нечеткость" взаимодействий необычна и возможно экстремальный случай среди межбелковых взаимодействий в клетках. Но их понимание важно для контролируемого доступа к ядру, ключевой уязвимости в функции клетки. "В раковых опухолях могут быть мутации в комплексах ядерных пор и транспортных факторов клетки," говорит Cowburn. "И сходным образом многочисленные вирусы, как известно, преднамеренно целенаправленно действуют на комплексы ядерных пор и транспортные факторы и изменяют их, чтобы захватить клетки, приводя их к концу. В точности, что они делают и как они это делают пока неизвестно, поскольку мы всё ещё пытаемся распутать только нормальный механизм."