Kernhülle

Die Kernhülle ist die doppelte Membran, die den Zellkern umgibt. Die äußere Kernmembran ist mit dem endoplasmatischen Retikulum verbunden; der Raum zwischen den Membranen wird als perinuklearer Raum bezeichnet. Die Kernhülle ist durch Kerneporenkomplexe perforiert, die den Austausch von Substanzen zwischen Nukleoplasma und Zytoplasma steuern. Die innere Membran steht in enger Beziehung zum Chromatin und trägt die Kernlamina.

Die Kernlamina besteht aus Laminproteinen und bildet eine fibrilläre Netzstruktur, die Chromatin und Kernporen verankert. Die äußere Membran interagiert über LINC-Komplexe mit dem Zytoskelett und beeinflusst Mechanik sowie Positionierung des Zellkerns. Kernporenkomplexe bestehen aus vielen Proteinen und bilden große Kanäle, durch die Proteine mit Nuklearen Signalen wie NLS oder NES importiert bzw. exportiert werden; der Transport erfolgt oft signalgesteuert unter Nutzung des Ran-GTPase-Gleichgewichts. Kleine Moleküle können frei durch die NPCs diffundieren.

Funktionen der Kernhülle umfassen den Schutz des genetischen Materials, die Organisation des Chromatins und die Stabilisierung des Zellkerns. Sie beeinflusst die Genexpression durch die Anordnung von Chromatin-Domänen, insbesondere durch laminabundierte Domänen (LADs). Als Barriere reguliert sie den Austausch von Signalen und Molekülen und koordiniert DNA-Replikation sowie Transkription. Während der Zellteilung zerfällt die Kernhülle in vielen Arten und wird nach der Chromosomenaufbereitung wieder neu aufgebaut, um den Zellkern erneut zu umgeben.

Störungen der Kernhülle, etwa durch Mutationen in Laminen oder NPC-Proteinen, sind mit Krankheiten wie Laminopathien und Muskel- oder Nervenerkrankungen assoziiert.