輸入

インポーチンは、細胞質から核へ移動するタンパク質分子の核輸送に関与するカリオフェリンの一種です^{[ 1 ]} 。核局在化配列（NLS）と呼ばれる特定の認識配列に結合することによって、この輸送を行います。

インポーチンは、インポーチンαとインポーチンβの2つのサブユニットから構成されています。インポーチンβファミリーのメンバーは、単独でカーゴに結合して輸送することも、インポーチンαとヘテロ二量体を形成することもできます。ヘテロ二量体の一部として、インポーチンβは孔複合体との相互作用を媒介し、インポーチンαはアダプタータンパク質としてカーゴ上の核局在シグナル（NLS）に結合します。NLS-インポーチンα-インポーチンβ三量体は、核内でRan GTPに結合した後解離し、^{[ 2 ]} 2つのインポーチンタンパク質は再利用のために細胞質にリサイクルされます。

インポーチンは、インポーチン-α/βのヘテロ二量体として、またはインポーチン-βの単量体として存在することができる。インポーチン-αは、マックス・デルブリュック分子医学センターに所属するエンノ・ハートマンを含むグループによって1994年に初めて単離された。^{[ 1 ]}核タンパク質輸送のプロセスは以前のレビューですでに特徴づけられていたが、^{[ 3 ]}関与する主要タンパク質はそれまで解明されていなかった。核へのタンパク質輸送に必須で、SRP1pと44%の配列相同性を持つ60 kDaの細胞質タンパク質が、アフリカツメガエル卵から精製された。これはクローニングされ、配列決定され、大腸菌で発現され、シグナル依存性輸送を完全に再構成するためには、Ran（TC4）と組み合わせる必要があった。この研究では、他の重要な刺激因子も発見された。^{[ 1 ]} 

インポーチン-βは、インポーチン-αとは異なり、酵母には直接の相同タンパク質はありませんが、90～95 kDaのタンパク質として精製され、さまざまなケースでインポーチン-αとヘテロ二量体 を形成することがわかりました。これには、Michael Rexach ^{[ 4 ]}が主導した研究や、 Dirk Görlich によるさらなる研究^{[ 5 ]}が含まれます。これらのグループは、インポーチン-αが機能するために別のタンパク質であるインポーチン-βを必要とし、両者が一緒に核局在シグナル (NLS)の受容体を形成し、それによって核への輸送が可能になることを発見しました。1994 年と 1995 年のこれらの最初の発見以来、IPO4やIPO7など、構造や局在が異なるためわずかに異なるカーゴタンパク質の輸送を促進する多数のインポーチン遺伝子が発見されています。

インポーチンの主な機能は、核局在シグナルを持つタンパク質を核膜孔複合体（NPC）を介して核内へ輸送することであり、この過程は核タンパク質輸送サイクルとして知られている。

貨物の固定

このサイクルの最初のステップは、カーゴの結合です。インポーチンは単量体インポーチン-βタンパク質としてこの機能を実行できますが、通常はインポーチン-αの存在が必要です。インポーチン-αは、カーゴタンパク質へのアダプターとして機能します（ NLSとの相互作用を介して）。NLSは、タンパク質を核に向かうカーゴとしてタグ付けする塩基性アミノ酸配列です。カーゴタンパク質は、これらのモチーフを1つまたは2つ含むことができ、これらはインポーチン-αの主要および/またはマイナー結合部位に結合します。^{[ 11 ]}

インポーチンβ1は、軸索損傷によって誘導される逆行性シグナル伝達にも関与している。損傷後、インポーチンβ1 mRNAは軸索内で局所的に翻訳され、細胞体へ輸送されるシグナル伝達複合体の形成に関与する。^{[ 12 ]}インポーチンβ1転写産物の非翻訳領域（3'UTR）に位置する局在化要素は、そのmRNAの軸索局在化とタンパク質の局所的翻訳に必要である。軸索におけるインポーチンβ1の細胞内欠失は、細胞体への逆行性シグナル伝達を減少させ、末梢神経損傷後の機能回復に影響を与える。^{[ 13 ]}インポーチンβ1の3'UTR領域の細胞内欠失は、シナプス前長期増強の障害と海馬の苔状線維終末における局所的タンパク質合成の減少により、特に記憶などの脳機能の変化も引き起こす。これらの知見は、インポーチンβ1が中枢神経系におけるシナプス前構造の組織化と神経回路の維持において追加的な役割を果たしていることを示唆している。^{[ 14 ]}

インポーチンαおよびインポーチンβの変異または発現変化に関連する疾患状態および病態はいくつか存在する。

インポーチンは、配偶子形成および胚発生の過程において重要な調節タンパク質である。その結果、インポーチン-αの発現パターンの乱れは、ショウジョウバエの生殖能力の欠陥を引き起こすことが示されている。^{[ 15 ]}

また、変異したインポーチン-αと一部の癌との関連性を示す研究も存在する。乳癌の研究では、 NLS結合ドメインが欠損した短縮型インポーチン-αが関与していることが示唆されている。 ^{[ 16 ]}さらに、インポーチン-αは腫瘍抑制遺伝子であるBRCA1（乳癌感受性タンパク質1型）を核内に輸送することが示されている。インポーチン-αの過剰発現は、特定のメラノーマ患者に見られる生存率の低下とも関連付けられている。^{[ 17 ]}

インポーチン活性は、いくつかのウイルス病理とも関連しています。例えば、エボラウイルスの感染経路では、 PY-STAT1の核内輸送の阻害が重要なステップです。これは、ウイルスがインポーチン-αを細胞質に隔離することによって達成され、これによりインポーチンはNLSでカーゴに結合できなくなります。^{[ 18 ]}その結果、インポーチンは機能できず、カーゴタンパク質は細胞質にとどまります。

インポーチンによって、様々な種類の輸送タンパク質が核内へ輸送される。多くの場合、異なるタンパク質は、輸送のために異なるαサブユニットとβサブユニットの組み合わせを必要とする。以下に、様々な輸送タンパク質の例をいくつか示す。

インポーチンαとインポーチンβは、インポーチン全体を指す言葉として用いられますが、実際には、構造と機能が類似したタンパク質のより大きなファミリーを構成しています。αとβの両方について、様々な遺伝子が同定されており、その一部を以下に示します。なお、カリオフェリンとインポーチンはしばしば同義語として用いられます。

• インポート: IPO4、IPO5、IPO7、IPO8、IPO9、IPO11、IPO13
• カリオフェリン-α : KPNA1、KPNA2、KPNA3、KPNA4、KPNA5、KPNA6
• カリオフェリンβ：KPNB1

• 米国国立医学図書館の医学主題見出し（MeSH）におけるインポート
• PDB今月の分子：インポーチン