Nuclear pore complexes play central roles as gatekeepers of RNA and protein transport between the cytoplasm and nucleoplasm. However, their large size and dynamic nature have impeded a full structural and functional elucidation. Here we determined the structure of the entire 552-protein nuclear pore complex of the yeast Saccharomyces cerevisiae at sub-nanometre precision by satisfying a wide range of data relating to the molecular arrangement of its constituents. The nuclear pore complex incorporates sturdy diagonal columns and connector cables attached to these columns, imbuing the structure with strength and flexibility. These cables also tie together all other elements of the nuclear pore complex, including membrane-interacting regions, outer rings and RNA-processing platforms. Inwardly directed anchors create a high density of transport factor-docking Phe-Gly repeats in the central channel, organized into distinct functional units. This integrative structure enables us to rationalize the architecture, transport mechanism and evolutionary origins of the nuclear pore complex.

This paper presents an efficient method for generating nanobodies with high affinity and high specificity. In addition, a collection of nanobodies specific for GFP or mCherry that resulted from this work is described. Nanobodies are single-domain antibodies derived from the variable regions of Camelidae atypical immunoglobulins. They show promise as high-affinity reagents for research, diagnostics and therapeutics owing to their high specificity, small size (∼15 kDa) and straightforward bacterial expression. However, identification of repertoires with sufficiently high affinity has proven time consuming and difficult, hampering nanobody implementation. Our approach generates large repertoires of readily expressible recombinant nanobodies with high affinities and specificities against a given antigen. We demonstrate the efficacy of this approach through the production of large repertoires of nanobodies against two antigens, GFP and mCherry, with Kd values into the subnanomolar range. After mapping diverse epitopes on GFP, we were also able to design ultrahigh-affinity dimeric nanobodies with Kd values as low as ∼30 pM. The approach presented here is well suited for the routine production of high-affinity capture reagents for various biomedical applications.

Nuclear Pore Complexes (NPCs) mediate the nucleocytoplasmic transport of macromolecules. Here we provide a structure of the yeast NPC in which the inner ring is resolved by cryo-EM at - helical resolution to show how flexible connectors tie together different structural and functional layers in the spoke. These connectors are targets for phosphorylation and regulated disassembly in cells with an open mitosis. Moreover, some nucleoporin pairs and karyopherins have similar interaction motifs, which suggests an evolutionary and mechanistic link between assembly and transport. We also provide evidence for three major NPC variants that foreshadow functional specializations at the nuclear periphery. Cryo-electron tomography extended these studies to provide a comprehensive model of the in situ NPC with a radially-expanded inner ring. Our model reveals novel features of the central transporter and nuclear basket, suggests a role for the lumenal ring in restricting dilation and highlights the structural plasticity required for transport by the NPC.