Bidirectional transport of macromolecules between the nucleus and the cytoplasm occurs through the nuclear pore complexes (NPCs) by a signal-mediated mechanism that is directed by targeting signals (NLSs) residing on the transported molecules or "cargoes." Nuclear transport starts after interaction of the targeting signal with soluble cellular receptors. After the formation of the cargo-receptor complex in the cytosol, this complex crosses the NPC. Herein, we use gold particles of various sizes coated with cargo-receptor complexes to determine precisely how large macromolecules crossing the NPC by the signal-mediated transport mechanism could be. We found that cargo-receptor-gold complexes with diameter close to 39 nm could be translocated by the NPC. This implies that macromolecules much larger than the assumed functional NPC diameter of 26 nm can be transported into the karyoplasm. The physiological relevance of this finding was supported by the observation that intact nucleocapsids of human hepatitis B virus with diameters of 32 and 36 nm are able to cross the nuclear pore without disassembly.

The importin-alpha/beta heterodimer and the GTPase Ran play key roles in nuclear protein import. Importin binds the nuclear localization signal (NLS). Translocation of the resulting import ligand complex through the nuclear pore complex (NPC) requires Ran and is terminated at the nucleoplasmic side by its disassembly. The principal GTP exchange factor for Ran is the nuclear protein RCC1, whereas the major RanGAP is cytoplasmic, predicting that nuclear Ran is mainly in the GTP form and cytoplasmic Ran is in the GDP-bound form. Here, we show that nuclear import depends on cytoplasmic RanGDP and free GTP, and that RanGDP binds to the NPC. Therefore, import might involve nucleotide exchange and GTP hydrolysis on NPC-bound Ran. RanGDP binding to the NPC is not mediated by the Ran binding sites of importin-beta, suggesting that translocation is not driven from these sites. Consistently, a mutant importin-beta deficient in Ran binding can deliver its cargo up to the nucleoplasmic side of the NPC. However, the mutant is unable to release the import substrate into the nucleoplasm. Thus, binding of nucleoplasmic RanGTP to importin-beta probably triggers termination, i.e. the dissociation of importin-alpha from importin-beta and the subsequent release of the import substrate into the nucleoplasm.

The rise of antibiotic resistant pathogens is one of the most pressing global health issues. Discovery of new classes of antibiotics has not kept pace; new agents often suffer from cross-resistance to existing agents of similar structure. Short, cationic peptides with antimicrobial activity are essential to the host defenses of many organisms and represent a promising new class of antimicrobials. This paper reports the successful in silico screening for potent antibiotic peptides using a combination of QSAR and machine learning techniques. On the basis of initial high-throughput measurements of activity of over 1400 random peptides, artificial neural network models were built using QSAR descriptors and subsequently used to screen an in silico library of approximately 100,000 peptides. In vitro validation of the modeling showed 94% accuracy in identifying highly active peptides. The best peptides identified through screening were found to have activities comparable or superior to those of four conventional antibiotics and superior to the peptide most advanced in clinical development against a broad array of multiresistant human pathogens.

Maspin (SERPINB5) is a potential tumor suppressor gene with pleiotropic biological activities, including regulation of cell proliferation, death, adhesion, migration and gene expression. Several studies suggest that subcellular localization plays an essential role on maspin tumor suppression activity. In this study we investigated the molecular mechanisms underlying maspin nucleocytoplasmic shuttling. An in vitro nuclear-import assay using digitonin-permeabilized HeLa cells demonstrated that maspin enters the nucleus by an energy- and carrier-independent mechanism. However, previous studies indicated that maspin subcellular localization is regulated in the cell. Using a nuclear localization signal (NLS) prediction software, we identified a putative NLS in the maspin amino acid sequence. To distinguish between passive and regulated nuclear translocation, maspinNLS or the full-length protein (MaspinFL) were fused to 5GFP, rendering the construct too large to enter the nucleus passively. Unexpectedly, 5GFP-maspinNLS, but not maspinFL-5GFP, entered the nucleus of HeLa cells. Dominant-negative Ran-GTPase mutants RanQ69L or RanT24N, suppressed 5GFP-maspinNLS nuclear localization. In summary, we provide evidence that maspin translocates to the nucleus passively. In addition, we identified a peptide in the maspin protein sequence, which is able to drive a 5GFP construct to the nucleus in an energy-dependent manner.