FG 重复

一、 什么是FG Repeats？

FG repeats 是一段短小的氨基酸序列，其核心特征是：

• F 代表苯丙氨酸

• G 代表甘氨酸

它们像一串珠子一样，在核孔复合体蛋白质上多次重复出现，因此得名。一个典型的FG重复序列看起来像这样：XFXFG、FG 或 GLFG（其中X代表任意氨基酸）。

这些FG repeats之间由亲水性的、无序的 spacer 序列隔开，这使得含有FG repeats的蛋白质区域整体上呈现出一种固有的无序状态，它们没有一个固定的三维结构，像柔软而有弹性的面条一样，在核孔通道内剧烈地摆动。

二、 FG Repeats 位于哪里？

FG repeats是核孔蛋白 的特征性结构。核孔蛋白是构成核孔复合体的关键蛋白质。在人类的核孔复合体中，大约有1/3的核孔蛋白都含有FG repeats，这些蛋白被称为 FG-nucleoporins。

这些FG-nucleoporins根据其位置分布在不同区域：

• 胞质纤维：伸向细胞质的部分。

• 核篮：伸向细胞核内的部分。

• 中央通道：填充在核孔复合体最核心的运输通道内。

正是这些分布在中央通道内的FG-nucleoporins，形成了独特的 “FG相屏障”。

三、 FG Repeats 的核心功能：选择性屏障与运输媒介

FG repeats的功能非常巧妙，它同时扮演了两个看似矛盾的角色：

1. 作为选择性屏障

• 阻挡非特异性物质：对于大多数大分子（如蛋白质、RNA）来说，细胞质和核质是“浓汤”，但它们不能自由进出细胞核。这是因为中央通道内密集的、无序的FG repeats形成了一个物理和化学的屏障。

• 形成“疏水凝胶”或“聚合物刷”：FG repeats中的苯丙氨酸（F）是疏水的。这些疏水的FG repeats会通过弱的疏水相互作用相互交联，在核孔中央形成一个类似粘性海绵或疏水凝胶的网络结构。小的分子（离子、代谢物等，<~40 kDa）可以自由扩散通过，但大的分子会被这个网络阻挡在外。

2. 作为运输媒介

• 核转运受体的“通行证”：细胞需要特异性运输的大分子（比如转录因子、核糖体蛋白等）都携带着“核定位信号”或“核输出信号”。

• 核转运受体 能够识别这些信号，同时，它们表面有特定的位点（疏水口袋）可以特异性结合FG repeats。

• “选择性门控”模型：当核转运受体携带者货物靠近FG屏障时，它会与FG repeats发生相互作用。这种结合会瞬时地打开FG repeats之间的疏水交联，溶解局部的凝胶状结构，为受体-货物复合体打开一条通道。一旦复合体通过，FG repeats又会恢复原状。

可以做一个形象的比喻：
核孔中央的FG repeats就像一个由无数粘性触手组成的森林。

• 无关的入侵者：会被这些胡乱摆动的触手缠住、推开，无法通过。

• 持有钥匙的特使（核转运受体）：它的表面有特殊的“粘扣”，可以和这些触手完美地“握手”。每一次握手都会让触手暂时松开，为特使让出一条路，使其能够迅速穿过森林。