A szállítás
fortélyai
Sejten belüli transzport folyamatok
Az 1999. évi élettani és orvosi
Nobel-díjat dr. Günter Blobel, a Rockefeller Egyetem sejtbiológiai tanszékének
vezetője kapta. Tudományos munkásságának középpontjá-ban a sejten belüli transzportfolyamatok
mechanizmusának vizsgálata állt. A sejt ci-toplazmájából a sejten kívüli térbe
juttatott fehérjék szállításának vizsgálata alapján sikerült felismernie azokat
az általános törvényszerűségeket, amelyek a sejt valamennyi transzportfolyamatára
érvényesek. Munkássága elválaszthatatlanul összefügg egy új tudományág,
a molekuláris sejtbiológia kialakulásával. Ez az új diszciplína elsősorban
módszereiben különbözik a klasszikus molekuláris biológiától. A molekuláris
sejtbiológia a makromolekulák szerkezetét és működését a sejt háromdimenziós
terében, az ép sejt struktúrelemeivel történő kölcsönhatásaik közben
tanulmányozza. Ennek az új tudománynak szellemi-szemléleti és metodikai megalapozásában
dr. Blobel érdemei elévülhetetlenek.
Günter Blobel
Az élővilág, sejtjeik szerkezete alapján két nagy csoportra osztható: prokariótákra és eukariótákra. Ez a felosztás és nevezéktan a múlt század végén alakult ki, amikor a mikroszkópok felbontóképessége csak a legnagyobb és legszembetűnőbb sejtalkotó-rész, a sejtmag felismerését tette lehetővé. Így az ,,igazi" sejtmaggal rendelkező élő-lényeket eukariótáknak, míg a többieket, az igazi sejtmaggal nem rendelkező élőlé-nyeket prokariótáknak nevezték el. A mikroszkópia elmúlt százéves fejlődése, bioké-miai és genetikai kutatásokkal karöltve bizonyította, hogy a prokarióták és az eukarióták sejtjeinek szerkezeti különbsége ennél sokkal nagyobb. Amíg prokariótákban a sejtet határoló membránon belül egyetlen közös térrészben játszódik le az életet fenntartó valamennyi kémiai reakció, addig az eukariótákban a sejten be-lül membránokkal tökéletesen elkülönített térrészek (kompartmentek) alakultak ki. Mindegyikben más és más, az élet fenntartásához szükséges kémiai reakció játszódik le, vagyis minden egyes kompartment csak bizonyos életfunkciók biztosítására alakult ki (1. ábra). Ez a szerkezeti különbség teszi lehetővé, hogy eukarióta sejtekben egymás mellett, azonos időben, egymást kizáró kémiai reakciók is lejátszódhassanak. Egyetlen példával érdemes szemléltetni a kompartmentácó előnyét. A lizoszóma az eukarióta sejtek citoplazmájában elhelyezkedő sejtszervecske (kompartment), melyben különböző, a sejt számára már feleslegessé vált kémiai anyag (cukrok, lipidek, fehérjék, nukleinsavak stb.) bontása zajlik. A bontást több tucat hidrolitikus enzim végzi, közös sajátosságuk, hogy csak savas kémhatású közegben képesek működni. A lizoszómákon belül egy speciális enzimrendszer tartja fenn a hidrolitikus enzimek számára optimális savas környezetet (pH 4-5), a lizoszómát körülölelő membrán viszont megakadályozza, hogy ez a savanyú kémhatású közeg a citoplazma többi részére terjedve gátolja azokat a kémiai reakciókat, melyek a citoplazma többi kompartmentjében játszódnak le, s enyhén lúgos kémhatású közeget (pH 7,2-7,5) igényelnek. A lizoszómákban lejátszódó bontási folyamatok fontosságát jól bizonyítja az a felismerés, hogy számos emberi genetikai betegségben, melyek homozigóta formában a beteg fiatalkori halálához vezetnek, a kárt bizonyos lizoszomális hidrolitikus enzimmutáció következtében kialakult működésképtelenség okozza. A kompartmentáció tehát lehetővé tette, hogy a citoplazmán belül teljesen eltérő kémhatású környezetet igénylő kémiai folyamatok - melyek mindegyike külön-külön létfontosságú a sejt számára - egy időben, egymás mellett, egymás zavarása nélkül játszódhassanak le.
1. ábra. Az eukarióta sejt kompartmentjei:
a) A sejtmag, funkciója a DNS-ben tárolt genetikai információ átírása RNS-be a (transzkripció). A sejtmagban található sejtmagvacska (nukleólusz), ahol a riboszómális RNS-ek szintézise zajlik, nem különálló kompartment, mert nincs önálló membránnal határolva.
b) Mitokondrium, funkciója az oxidatív energiatermelés.
c) Endoplazmatikus retikulum, funkciója a szekretórikus és membránfehérjék posztszintetikus érési reakcióinak katalizálása.
d) Golgi-komplex (cisz-, középső- és transz-Golgi), funkciója a szekretórikus és membránfehérjék további posztszintetikus érési reakcióinak katalizálása.
e) Lizoszóma, funkciója a sejt számára feleslegessé vált anyagcseretermékek lebontása.
f) Peroxiszóma, funkciója az oxidatív atmoszféra káros melléktermékeinek (hidrogén peroxid, reaktív oxigénszármazékok) semlegesítése.
g) Citoplazma, funkciója számos különböző kis molekulasúlyú anyag, valamint makromolekula szintézise.
Az egymást kizáró kémiai reakciók egyidejű, szabályozott lebonyolítását
biztosító ,,elkülönülés" tehát óriási előnyt jelentett az eukarióta sejtszerkezetű
élőlényeknek. E bonyolult sejtstruktúra kialakulása bizonyosan nagyon hosszú
evolúció eredménye, melynek köztes eseményeit sajnos ma már nem lehet reprodukálni,
a ma élő eukarióta sejtek, a legegyszerűbb egysejtű gombáktól az emberig,
szerkezetükben nagyon hasonlóak abban a tekintetben, hogy az 1. ábrán
feltüntetett valamennyi sejtszervecske megtalálható bennük. Ezek a kompartmentek
nyilván nem egyszerre alakultak ki, az evolúció során biztosan voltak olyan
élőlények, melyekben e nagyszámú különböző szervecskéknek csak egy része volt
meg. A sejtműködések elkülönülése a sejten belül azonban nyilvánvalóan olyan
nagy szelekciós előnyt biztosított, hogy a köztes sejtstruktúrájú élőlények
szükségszerűen háttérbe szorultak az evolúció során, majd ki is pusztultak.
A kompartmentalizáció nyújtotta óriási szelekciós előnynek természetesen megvolt az ára, amit az eukarióta sejtek még ma is, nap mint nap törleszteni kénytele-nek. Elfogadva ugyanis, hogy minden sejtszervecske bizonyos kémiai folyamatok szelektív fenntartásáért felelős és ráadásul e folyamatok egy része még egymást köl-csönösen kizáró kémiai reakciókon alapul, fel kell tételezni, hogy a sejten belül mű-ködnek olyan szabályozó mechanizmusok is, melyek biztosítják, hogy adott kémiai reakciót katalizáló enzim kizárólag csak az adott funkció fenntartásárét felelős sejtkompartmentbe jusson el. Vagyis a kompartmentalizáció szigorúan specifikus, és gyors sejten belüli transzportrendszerek létezését teszi szükségessé. Minden ilyen szállítórendszernek két fontos összetevője van: a szállítandó fehérjén lenni kell egy olyan jelnek, amely egyértelműen meghatározza a célállomásként szolgáló sejtszervecskét, a sejten belül pedig léteznie kell egy olyan szállító apparátusnak, amely képes felismerni ezt a jelet, és e jel irányító hatását kihasználva garantálja a fehérje célkompartmentbe szállítását.
A sejten belüli szállítófolyamatokra e két általánosan érvényes szabályozási elvet dr. Günter Blobel ismerte fel s foglalta össze híres szignál hipotézisében. Ezért a felismeréséért, továbbá két specifikus transzportfolyamat molekuláris mechanizmusá-nak tisztázásáért kapta - megérdemelten - az 1999. évi orvosi Nobel-díjat. Az általa részletesen tanulmányozott szállítófolyamatok egyike a szekretórikus fehérjéknek a sejten kívüli térbe juttatása, míg a második folyamat a sejtmagi fehérjéknek a citop-lazmából a sejtmagba történő szállítása volt.
A sejten belül szintetizálódó fehérjék nagy része a sejten kívül fejti ki hatását. Ezt a folyamatot nevezzük szekréciónak,ami nem csak a külső elválasztású mirigyek (például nyálmirigy, hasnyálmirigy stb.) működésénél figyelhető meg, mert bizonyos szintű szekréciót minden sejt állandóan folytat. A sejtek közötti tér fehérjéi - melyeknek fontos szerepe van a sejtek közötti fizikai összeköttetések kialakításában és a sejtek közötti kommunikáció biztosításában - szintén szekréció révén kerülnek a sejt belsejéből a sejten kívüli térbe. A szekréció tipikus transzportfolyamat, melyben a célkompartment a sejten kívüli tér. A szekrécióra szánt fehérjemolekula már szintézisének kezdeti pillanataiban ,,feliratkozik" erre az útra, ugyanis ezeknek a fehérjéknek legelején egy 16-30 aminosavból álló szekvenciarészlet található, mely autonom jelként működik, s azt jelzi, hogy a fehérjének a sejten kívüli térbe kell szállítódnia. Ez a jel autonóm abban az értelemben, hogy jelenléte egy fehérjemolekula elején nemcsak szükséges, hanem egyben elégséges feltétele is annak, hogy a fehérje a sejten kívüli térbe kerüljön. A jel szükséges volta azt jelenti, ha egy fehérje elején nincs ott ez a jel, akkor a fehérje soha nem kerülhet ki a sejtből. Az elégségesség pedig azt, ha ez a jel egy fehérje elejére kerül, akkor kötelezően kikerül a sejtből. Utóbbi kijelentés értelmét igazán csak manapság, a rekombináns DNS-technológia korszakában érthetjük meg. Könnyűszerrel megcsinálhatjuk ugyanis, hogy a szekretálódó fehérje elején elhelyezkedő szekvenciarészletet (mely a szekréciós transzportra jelöli ki a fehérjét) egy fiziológiásan a citoplazmában elhelyezkedő fehérje elejéhez varrjuk. Ennek hatására a mesterségesen előállított kiméra-fehérje azonnal bekapcsolódik a szekréciós transzportba, s a sejten kívüli térbe szállítódik. A szekretálódó fehérjék elején található szekvenciarészletet ,,szignál-szekvenciának" nevezzük, amire az jellemző, hogy az 1-2 pozitívan töltött aminosav után 6-12 hidrofób (víztaszító, tehát vízben rosszul oldódó) aminosavból épül fel.
2. ábra. A szekréciós transzportút lépései.
a) Egy szekréciós fehérjét kódoló mRNS a riboszómához kötődik, és megindul a fehérjelánc szintézise.
b) A szignálfelismerő partikulum felismeri, hogy az újonnan szintetizálódott fehérjeláncrész egy szignálszekvencia, ehhez hozzákötődik, s emiatt a fehérje további részének szintézise leáll.
c) Ez a fehérjeszintézis blokk mindaddig tart, amíg a mRNS-riboszóma-szintetizálódó fehérje-szignálfelismerő partikulum-komplex nem kapcsolódik az endoplazmatikus retikulumhoz.
d) A fehérjelánc szintézise folytatódik, de a lánc most már az endoplazmatikus retikulum üregébe transzportálódik.
e) A szignálszekvenciát az endoplazmatikus retikulum belső falán elhelyezkedő specifikus fehérjehasító enzim lehasítja, a fehérjelánc szintézise folytatódik.
f) A kész fehérjelánc az endoplazmatikus retikulum belsejében feltekeredik a funkcióját biztosító konformációba, és megindul a fehérje többi érési módosítása.
A sejt valamennyi fehérjéje a citoplazmában elhelyezkedő, fehérjékből
és RNS-molekulákból felépülő kis fehérjeszintetizáló részecskéken, az úgynevezett
riboszómákon szintetizálódik. Amikor egy riboszomához egy szekrécióra szánt
fehérjét kódoló mRNS kötődik, a fehérje szintézise 50-70 aminosavból álló
fehérjerészlet szintézise után leáll (2.a ábra). Ennek az az oka, hogy
a citoplazmában található szignálfelismerő partikulum (mely nevét onnan kapta,
hogy specifikusan képes felismerni és kötődni a szignál-szekvenciákhoz 2.b
ábra) az újonnan szintetizálódott fehérjerészlethez kötődik, ami a fehérjeszintézist
gátolja. Ez a gátlás azonban csak időleges, addig tart, amíg a riboszóma -
mRNS - nascens fehérje-szignál-felismerő partikulumból álló komplex nem kötődik
a citoplazma egy másik nagyon fontos kompartmentjének, az endoplazmatikus
retikulumnak membránjához (2.c ábra). E kötődés kialakulását az endoplazmatikus
retikulum membránjában elhelyezkedő fehérjemolekula, a szignálfelismerő partikulum
receptora biztosítja. Amint ez a kötődés kialakul, a szignálfelismerő partikulum
a komplexről disszociál, ennek következtében a fehérjeszintézis gátlása megszűnik,
a szintetizálódó fehérjelánc vége azonban most már nem az oldékony citoplazmába,
hanem az endoplazmatikus retikulum membránján keresztül az endoplazmatikus
retikulum üregébe kerül (2.d ábra). Ez a transzport ugyanolyan sebességű,
mint a mRNS-en a fehérje szintézise, a két folyamat szigorúan kapcsolt. Az
endoplazmatikus retikulum membránjának belső felszínén található egy specifikus
fehérjehasító enzim, mely rendkívül nagy pontossággal képes felismerni
a szignál-szekvencia-részlet végét, s amint a szintetizálódó, és az endoplazmatikus
retikulum üregébe szállítódó fehérjelánc a szignál-szekvenciarészlet végéhez
ér, ott a fehérjeláncot elhasítja, a szignál-szekvenciarész aminosavakká bomlik,
míg a szekréciós fehérjelánc szintézise és az endoplazmatikus retikulum
üregében történő szállítása folytatódik (2.e ábra). Az endoplazmatikus
retikulum üregében azután számos nagyon fontos posztszintetikus változáson
megy keresztül a fehérje. Először is feltekeredik abba az energetikailag legstabilabb
konformációjába, mely elengedhetetlen a fehérje funkciójának kialakulásához
(2.f ábra). Ezt a folyamatot az endoplazmatikus retikulum üregében
található dajkafehérjék (chaperon fehérjék) katalizálják. A feltekeredési
folyamat nagyon energiaigényes, az energiát a dajkafehérjék az ATP hidrolíziséből
nyerik. Ha a fehérje több alegységből épül fel, az alegységek összeszerelődése
is az endoplazmatikus retikulum üregében játszódik le. Ugyancsak ebben a kompartmentben
indul el a szekretálódó fehérjék egy nagyon jellegzetes kémiai módosítása,
az úgynevezett glukoziláció, szénhidrát-oldalláncok kémiai kötése a fehérje
meghatározott pontjaihoz. Ennek során először (egyetlen lépésben) egy 14 monoszaharid
- (6 szénatomból álló cukormolekula) egységből felépült, bonyolult
szerkezetű (3.a ábra) szénhidrát-komplex kötődik a fehérjéhez. Ez a
szénhidrát-komplex az endoplazmatikus retikulum üregében további módosításokon
megy keresztül, bizonyos cukorrészletek hasadnak le róluk, más cukoregységek
pedig hozzákötődnek (3.b ábra).
3. ábra. Fehérjék cukormódosításainak kezdeti- és végtermékei.
a) Az elsődleges cukormódosítás 14 tagú cukor része, mely a szekretórikus fehérjék bizonyos aszparagin oldalcsoportjain alakul ki.
b) Cukoregységek lehasításával és újabb cukoregységek hozzáadásával keletkező legtipikusabb cukormódosítási végtermékek.
Rövidítések: GlcNAc: N-acetilglukozamin; Man: mannoz; Glc: glukoz. NANA: N-acetilneuramin-sav. Gal: galaktóz, GalNac: N-acetilgalaktóz; Fuc: fukóz.
A szekretorikus fehérjék odüsszeiája azonban nem ér véget az endoplazmatikus
retikulumban. Mielőtt kikerülnének a sejtből, még egy fontos citoplazmatikus
szervecskén kell keresztül jutniuk; az endoplazmatikus retikulumból a szekretórikus
fehérjék a Golgi-komplexbe jutnak, ahol érési folyamatuk (cukoregységek lehasításával,
ill. újabb cukoregységek hozzáépítésével járó szerkezeti átalakításuk)
folytatódik. A glukoziláció számos fehérjénél elengedhetetlen a megfelelő
feltekeredéshez, más esetekben pedig stabilizálja a fehérjét a sejten kívüli
térben elhelyezkedő fehérjebontó enzimek káros hatásával szemben. A glukoziláció
funkcionális szerepét azonban sok esetben még ma sem ismerjük.
A szekretórikus fehérjéknek az endoplazmatikus retikulumból a Golgi-komplexbe, ill. a riboszómákból az endoplazmatikus retikulumba szállításának folyamata alapvetően eltérő (4. ábra). Az endoplazmatikus retikulumból apró vezikulumok válnak le, ezek üregében helyezkedik el a szállítandó fehérje, membránjuk viszont tartalmaz egy szignál-molekulát (vSNARE a 4. ábrán), mely egyértelműen kijelöli, hogy az adott vezikulum az endoplazmatikus retikulumból származik. A célkompartment (cisz-Golgi-komplex) membránjában viszont található egy receptor (tSNARE a 4. ábrán), amely kizárólag csak az endoplazmatikus retikulumból származó szignált képes felismerni és azzal komplexet alkotni. Ez a ,,receptor-ligand" - komplex biztosítja a szállítás irányának specificitását.
4. ábra. A vezikuláris transzport mechanizmusa.
Az endoplazmatikus retikulum külső falához kötődő burok fehérjék hatására az endoplazmatikus retikulum membránja kiboltosodik, majd később innen egy burokkal rendelkező vezikulum szakad le. Ennek a vezikulumnak a belsejében van a szállítandó fehérje. A citoplazmában a burokfehérjék a vezikulumról disszociálnak, s így egy burok nélküli vezikulum keletkezik, melynek membránjában felszínre kerül a jezőszekvenciaként működő vSNARE fehérje. Ezt a jelzőfehérjét a cisz-Golgi membránjában elhelyezkedő tSNARE felismeri, azzal fehérje-fehérje komplexet alkot, és a citoplazma több más fehérjemolekuláinak közreműködésével a burok nélküli vezikulum fúzionál a cisz-Golgival. A szállítandó fehérje ilyen módon úgy jut az endoplazmatikus retikulum üregéből a cisz-Golgi üregébe, hogy a szállítás során soha nem érintkezett a citoplazmával.
A szekretórikus fehérjék (kalandos utazásuk utolsó szakaszában) a transz-Golgi
membránjából lefűződő transzportvezikulákban a sejtmembránig szállítódnak,
s a transzportvezikulák a plazmamembránnal fuzionálva tartalmukat - a tökéletesen
átalakított szekretórikus fehérjét - a sejten kívüli térbe ürítik.
A transzportfolyamat a szekretórikus fehérjéknél kettős célt is szolgál: részint biztosítja, hogy a kiválasztásra kijelölt fehérje garantáltan, és kizárólagosan csak a sejten kívüli térbe kerüljön, részint a soklépcsős szállítás segítségével lehetővé teszi, hogy az egymást követő, egymásra épülő fehérjeérési lépések összerendezettek legyenek. E kettős funkció bármelyikében bekövetkező zavar súlyos következményekkel járhat. A hasnyálmirigynél például, ahol óriási mennyiségű emésztőenzim (fehérje-, zsír-, nukleinsav- stb. bontó enzimek) gyors szekréciója játszódik le, a transzport akadályoztatása előbb-utóbb a hasnyálmirigy sejtjeinek súlyos károsodásához vezet. Ez a patomechanizmusa a gyakran akut hasi katasztrófához, súlyos esetben pedig a beteg halálához vezető hasnyálmirigy-gyulladásnak is.
Az elmúlt tíz év során dr. Blobel kutatásainak középpontjában a sejtmagi fehérjetranszport folyamatának és szabályozásának vizsgálata állt. A sejtmagi fehérjéket szintetizáló riboszómák úgynevezett szabad riboszómák, nem kapcsolódnak az endoplazmatikus retikulum membránjához, mert ezeknek a fehérjéknek az elején nem található meg a hidrofób aminosavakból álló szignálszekvencia. A szintetizálódott sejtmagi fehérje a citoplazmába kerül, ahol feltekeredési folyamat után nyeri el fiziológiás térszerkezetét. A feltekeredést a citoplazma dajkafehérjéi támogatják. A sejtmagi fehérjékben feltekeredésüket követően nem játszódnak le olyan bonyolult érési változások, mint amilyeneket a szekretórikus fehérjéknél megfigyelhettünk. A sejtmagi fehérjék is hordoznak egy szignált, mely kijelöli transzportjuk végcélját, melyet sejtmagi lokalizációs szignálnak nevezünk. Szemben azonban a szekréciós fehérjékkel, ahol a szignálszekvencia mindig a fehérje elején helyezkedik el, a sejtmagi fehérjékben ez a sejtmagi lokalizációs szignál a fehérjemolekula bármely részén elhelyezkedhet, és ezért azonosítása nagyon fáradságos, munkaigényes folyamat. Az azonosítás alapját itt is a Blobel-féle szignálteória adja: a sejtmagi lokalizációs szignál olyan fehérjerészlet, melynek jelenléte szükséges, és egyben elégséges feltétele annak, hogy az adott fehérje sejtmagba jusson. Ennek következtében, ha egy sejtmagi fehérje különböző szakaszait eltávolítjuk (ezt a rekombináns DNS-technológia segítségével ma már megtehetjük) és vizsgáljuk a csonkolt fehérje sejten belüli elhelyezkedését, akkor a sejtmagi lokalizációs szignál a fehérjemolekula azon szakaszában helyezkedik el, melynek eltávolítása után a szintetizálódott fehérje nem jut a sejtmagba, hanem a citoplazmában marad. Egyre kisebb deléciókkal, majd pont-mutációkkal végül is a sejtmagi lokalizációs szignált aminosav-pontossággal azonosíthatjuk. Számos különböző sejtmagi fehérje sejtmagi lokalizációs szignáljának szekvencia-összehasonlítása alapján megállapították, hogy a sejtmagi lokalizációs szignál bázikus aminosavakban gazdag, rövid fehérjerészlet.
A sejtmagi fehérje szállításának
folyamatát kezdetben mikroinjekciós eljárással tanulmányozták. Egysejtű eukarióták,
később, amikor a mikroinjektáló készülékek felbontóképessége nőtt, szövettenyészetből
származó sejtek citoplazmájába jelzett sejtmagi fehérjét injektáltak, és mikroszkóp
alatt követték a beinjektált fehérje sorsát. Jelzőanyagként fluoreszcens festéket
használva (fluoreszcens mikroszkópban) vizsgálható a sejtmagi szállítás, míg
kolloidális aranyszemcsékkel jelölt sejtmagi fehérjéknél a fehérje útját elektronmikroszkóp
segítségével is követhetjük. Ezek a kezdeti vizsgálatok kimutatták,
hogy a sejtmagi fehérjetranszpornak két jól elkülöníthető szakasza van. Az
első lépésben a sejtmagi fehérjék a sejtmag membránig jutnak el. Ezen
első szakasz végén a magi fehérjék a nukleáris-póruskomplexek citoplazmatikus
oldalán halmozódnak fel. A második lépésben jutnak a sejt magjába, áthaladva
a nukleáris póruskomplexek központi csatornáján. Utóbbi lépés energiaigényes,
ATP és/vagy GTP hidrolíziséből származó energia tartja fenn.
Dr. Blobel és munkacsoportjának érdeme, hogy a sejtmagi fehérjeszállítás
molekuláris mechanizmusát részleteiben is megismerhettük. A szignálhipotézis
feltételezésének megfelelően sikerült azonosítaniuk a sejtmagi lokalizációs
szignál receptorát, mely specifikusan képes felismerni a sejtmagi lokalizációs
szignált, s ahhoz kötődve a magi fehérjét a póruskomplexhez szállítja. Azonosították
továbbá azokat fehérjefaktorokat is, melyek a transzport második lépésében,
a póruskomplex központi csatornáján keresztül történő transzportot végzik.
Dr. Blobel az elmúlt tíz év során óriási erőfeszítéseket tett a nukleáris-póruskomplex szerkezetének felderítésére. Ennek jelentőségét könnyen beláthatjuk, ha részletesebben megvizsgáljuk, milyen transzportfolyamatok játszódnak le a nukleáris póruskomplexen keresztül. Túl azon, hogy a sejtmag valamennyi fehérjekomponense (becslések szerint több, mint 10 ezer különböző fehérje) citoplazmatikus szintézise után a nukleáris-póruskomplexen keresztül jut el működése színhelyére, ezen a szűk úton legalább ilyen mértékű ellentétes irányú szállítás is folyik. A sejt valamennyi mRNS-e sejtmagi szintézise után a nukleáris-póruskomplexeken keresztül jut a citoplazmába, ahol riboszómákhoz kötődve biztosítják a fehérjék szintézisét. Még bonyolultabb utat jár be a riboszómák fehérje komponenseinek egy része. Szintézisük után, a bennük lévő sejtmagi lokalizációs szignál hatására a sejtmagba, egészen pontosan a sejtmagvacskába (nukleolusz) jutnak. A nukleóluszban szintetizálódnak a riboszómák RNS komponensei, az rRNS-ek. A nukleóluszba transzportálódott riboszómális fehérjék felismerik az rRNS-t, ahhoz kötődve elindítják az rRNS érését és a riboszóma-alegységek összeszerelődését. Az ilyen módon félig összeszerelt riboszóma alegység a nukleáris póruskomplexen keresztül a citoplazmába transzportálódik, ahol a sejtmagi lokalizációs szignállal nem rendelkező riboszómális fehérjekomponensek beépülésével fejeződik be a riboszóma teljes összeszerelődése. A riboszómális fehérjék jelentos része tehát két irányban is végigjárja a nukleáris póruskomplex központi csatornáján keresztül vezető utat. Ennek a transzportnak a nagyságát az alábbi néhány adat jól illusztrálja. Egy emberi sejtben mintegy 10 millió riboszóma van. 24 óra szükséges a sejt kettéosztódásához, tehát óránként mintegy 400 ezer riboszómát kell szintetizálnia. Ehhez percenként 560 ezer riboszómális fehérjét kell a citoplazmából a sejtmagba vinnie, és 14 ezer félig összeszerelt riboszomális alegységet kell ugyancsak 1 perc alatt a sejtmagból a citoplazmába kiszállítani. Miután egy emberi sejtmagon átlagosan 5-7 ezer nukleáris póruskomplex van, egy póruskomplexen keresztül percenként mintegy 100 riboszómális fehérje és 3 félig összeszerelt riboszómaalegység transzportálódik egymással ellentétes irányban. Ilyen mértékű transzportra van szükség csak a riboszómák kialakulásához. Ezek a szállítási folyamatok energiaigényes lépések, minden egyes fehérjemolekula átjuttatása a nukleáris póruskomplexen több molekula ATP és/vagy GTP energiáját emészti fel.
Ezen adatok fényében nyer értelmet az az állítás, hogy a kompartmentalizáció nyújtotta óriási szelekciós előnynek az árát az eukarióta sejtek még ma is, nap mint nap törleszteni kénytelenek.