Nukleáris testek

A nukleáris testek a magon belüli részegységek  , amelyeket nem vesznek körül membránok [1] , hanem különálló, morfológiailag különálló fehérjék és RNS komplexek . A nukleáris testek közé tartozik a nucleolus , a Cajal test és más nem membrán struktúrák. A nukleáris test biogenezise ugyanazokon az általános elveken alapul , mint például a de novo (a semmiből történő) képződés képessége , az önszerveződés és az RNS szerkezeti elemként betöltött szerepe. A nukleáris test biogenezisének szabályozása szükséges a sejtmag felépítésének helyes megváltoztatásához a sejtciklus során , és ez az alapja a sejt válaszának az intra- és extracelluláris ingerekre. Számos nukleáris test specifikus funkciókat lát el, mint például a preriboszomális RNS szintézise és feldolgozása a sejtmagban, a spliceoszóma komponensek felhalmozódása és összeállítása nukleáris foltokban, vagy RNS-molekulák felhalmozódása paraspecklesben . Azok a mechanizmusok, amelyek e funkciók nukleáris testek általi ellátását biztosítják, nagyon változatosak. Egyes esetekben a nukleáris test bizonyos folyamatok, például a transzkripció helyszínéül szolgálhat . Más esetekben úgy tűnik, hogy a nukleáris testek közvetetten szabályozzák komponenseik helyi koncentrációját a nukleoplazmában . Bár a legtöbb nukleáris test gömb alakú, legtöbbjük azonosítható egyedi morfológiájuk alapján, amelyet elektronmikroszkóppal tárnak fel , valamint az atommagban elfoglalt helyük alapján. A citoplazmatikus organellumokhoz hasonlóan a nukleáris testek egy meghatározott fehérjekészletet tartalmaznak, amelyek molekuláris szinten határozzák meg szerkezetüket [2] .

Fizikai tulajdonságok

Sok nukleáris test úgy viselkedik, mint egy csepp viszkózus folyadék . Például a Xenopus béka petesejtekben a magvak szinte tökéletesen gömb alakúak. Amikor két sejtmag találkozik, összeolvadnak egymással, és egy nagyobb magot alkotnak. Hasonló fúziót írtak le Cajal-testekre, hisztonlókusztestekre , nukleáris foltokra és más testekre. Néhány nukleáris test azonban, például a mag, több szerkezeti komponensből áll, amint azt az elektronmikroszkópos adatok is bizonyítják. Első pillantásra ez ellentmond annak az elképzelésnek, hogy az atomtestek viszkózus folyadék cseppjei. A Xenopus oocitákban mind a szemcsés komponens, mind a sejtmagok sűrű fibrilláris komponense fúzión és fehérjék cseréjén mehet keresztül, de a szemcsés komponens ezt gyorsabban teszi. A szemcsés és sűrű fibrilláris komponensek kulcsfontosságú fehérjéi, a nukleofoszmin és a fibrillin , RNS jelenlétében cseppeket képezhetnek, ha megtisztítják, de a nukleofoszmincseppek gyorsabban egyesülnek és fehérjéket cserélnek, mint a fibillarin fehérjék. Fizikailag a nukleofoszmin cseppek viszkózus folyadékok, míg a fibillarin cseppek viszkoelasztikusak , ami megmagyarázza lassú dinamikájukat. Amikor a tisztított nukleofoszmint és a fibrillint egyetlen cseppté egyesítjük, egymással nem elegyedő nukleoláris-szerű fázisokat képeznek: kis fibrillincseppek helyezkednek el a nagyobb nukleofoszmincseppekben. A fázisok összekeverhetetlenségét a felületi feszültség különbsége biztosítja , mivel a vizes oldatban lévő fibrilláris cseppek hidrofóbabbak , mint a nukleofoszmincseppek. Talán hasonló módon magyarázzák a különböző nukleáris testek képtelenségét, hogy egyesüljenek egymással. Például a nukleolusok és a Cajal testek gyakran szorosan érintkeznek egymással, de soha nem olvadnak össze, valószínűleg a magas határfelületi energiagát miatt [3] .

Dinamika

Valamennyi nukleáris test közös tulajdonsága a szerkezeti stabilitásuk. Különálló nukleáris testek megkülönböztethetők az interfázisban – a G1 fázis kezdetétől a G2 fázisból való kilépésig . Az interfázis során a nukleáris testek dinamikus mozgáson mennek keresztül a magon belül, és minél nagyobb a test, annál kevésbé mozog. A 2-3 µm átmérőjű nagy testek, például magvak és foltok gyakorlatilag mozdulatlanok, és csak korlátozottan képesek helyi mozgásra. A kisebb testek, mint például a Cajal-testek és a PML-testek , amelyek mérete 500  nm -től 1 µm -ig terjed , gyorsan mozognak a magon, és gyakran egyesülnek és szétválnak [4] .

Az általános szerkezeti stabilitás ellenére a nukleáris testeket jelentős belső dinamizmus jellemzi. A nukleáris testek fő összetevője speciális fehérjék, amelyek a nukleoplazmában is jelen vannak, bár sokkal kisebb koncentrációban. A fényfehérítési kísérletek kimutatták, hogy a nukleáris testek intenzíven kicserélik fő komponenseiket a nukleoplazmával. Néhány percen belül a nukleáris testek molekuláris összetétele teljesen kicserélődik korábban nukleoplazmatikus molekulákra [4] .

A környező membránok hiánya miatt a nukleáris testek alakját és méretét az őket alkotó molekulák kölcsönhatásainak összege határozza meg. Az ilyen kölcsönhatások között kovalens kölcsönhatást nem azonosítottak , ezért a testekben lévő molekulák nem kovalens gyenge kötéseken keresztül lépnek kölcsönhatásba egymással. A kulcsfontosságú meghatározó tényező a bejövő és kimenő molekulák egyensúlya: a bejövő molekulák áramlásának növekedésével a test mérete növekszik, méretének csökkenése vagy a kimenő molekulák áramlásának növekedése pedig a bejövő molekulák áramlásának csökkenéséhez vezet. a test. Az egyensúlyt meghatározó molekuláris mechanizmusok kevéssé ismertek, de magukban foglalják a nukleáris testeket alkotó fehérjék poszttranszlációs módosulásait . A nukleáris testek számának szabályozása szintén kevéssé ismert. Még a nukleolusok száma is, amelyek csak a kromoszómák meghatározott számú régiója körül képződnek , vagyis a nukleoláris szervezőknek , a különböző szövetek és sejttípusok között változik. Ismeretes, hogy a Cajal testek számát a marker protein coilin szabályozza: ha ennek a fehérjének több kulcsfontosságú foszforilációs helye mutálódik , a Cajal testek száma csökken. Ezenkívül a nukleáris testek mérete és száma a fiziológiai feltételektől függ. Így az aktívan szaporodó sejtekben megnövekszik a nukleolusok száma. A limfocitákban , amelyek aktívan szintetizálják a fehérjéket, és ezért nagy mennyiségű rRNS -t igényelnek , a sejtmagok mérete megnő. A PML testek száma pozitívan kapcsolódik a stressz állapotokhoz [5] .

A nagy nukleáris testek általában nagyrészt mozdulatlanok, bár enyhe mozgásra és egymással való egyesülésre képesek. Amint azt a kísérletileg indukált interfázisos magvakkal végzett kísérletek kimutatták, a heterokromatin vezető szerepet játszik a nukleáris testek mobilitásának korlátozásában . A nukleolusok mozgása független volt az aktintól , fúzióik véletlenszerű ütközésekben mentek végbe. Mindegyik test külön, heterokromatinnal határolt rekeszt foglalt el. A kromatin mesterséges szuperkondenzációja a testek fúziós gyakoriságának jelentős csökkenéséhez vezetett, és ennek következtében korlátozta mobilitásukat [6] . A nukleáris testek mobilitása funkcionális jelentőséggel is bír, amely a genom működésének különböző aspektusait befolyásolja [7] .

Formáció

A nukleáris testek kialakításának módja szerint két csoportra oszthatók: tevékenységfüggő és tevékenységfüggetlen. Az első osztályba azok a testek tartoznak, amelyek bizonyos nukleáris folyamatok, például a transzkripció helyszínein képződnek, és morfológiájuk szigorúan a folyamat intenzitásától függ. Ezek közé a testek közé tartozik a nucleolus, amely az rRNS génklaszterek (nukleoláris szervezők) átírása során képződik . Amikor az rDNS transzkripciót elnyomják, a sejtmag gyors szerkezeti átrendeződésen megy keresztül, és a plazmidokon lévő további rRNS-gének a sejtmagba történő szállítása további nukleolusok megjelenéséhez vezet. Hiszton lókusztestek képződnek a hisztongének körül, amikor ezeknek a géneknek a transzkripciója aktiválódik a DNS-replikáció kezdetén az S-fázisban . A stresszes nukleáris testek és a nukleáris foltok is ebbe az osztályba tartoznak. A második osztályba azok a testek tartoznak, amelyek kialakulásához nincs szükség nukleáris folyamatra. Az ilyen nukleáris testek a nukleoplazmában képződnek, és ezt követően a sejtmag egy meghatározott helyéhez kapcsolhatók. Ezek Cajal testek és PML testek. Néha a sejtmag bizonyos helyein helyezkednek el, és még specifikus lókuszokhoz is kapcsolódnak, de a nukleoplazmában képződnek, és később ilyen kapcsolatot szereznek. Például az U2 kis nukleáris RNS gének aktiválásakor célzott, aktinfüggő mozgáson mennek keresztül a korábban kialakult Cajal testek felé [8] .

A magtest kialakulása a magképződéssel kezdődik. A magképződés során a kulcsfontosságú testelemek mozdulatlanná válnak, összeállnak, és más építőelemeket vonzanak magukhoz. A tevékenységtől függő testekben a magképződést a testek kialakulásához szükséges folyamatok váltják ki. A nucleolus esetében a nucleolus a nukleoláris fehérjéknek az rDNS-en és a pre-rRNS-en történő felhalmozódásakor, a hiszton lókusztestek esetében pedig a feldolgozó faktorok felhalmozódásakor jön létre a hiszton pre-mRNS-ek 3' végén. Az aktivitástól független testekben a nukleátorok valószínűleg szerkezeti fehérjék vagy RNS, de ilyen nukleátorokat ez idáig nem azonosítottak [9] .

Egyes magtestek de novo (a semmiből) fiziológiás vagy kísérleti körülmények között képződhetnek . Például nukleolusok képződése de novo lehetséges , ha rRNS-minigéneket juttatnak be a sejtekbe plazmidok részeként. Hasonló jelenséget írtak le a Xenopus béka oogenezisére vonatkozóan, amelynek petesejtjeiben több ezer extrakromoszómális rRNS gén amplifikálódik e folyamat során , és sok kis sejtmag képződik az út során. Nukleáris foltok de novo is képződhetnek , amikor a sejtben a transzkripciós folyamatok globális szuppressziót követően aktiválódnak. A vírusfertőzések során a PML-testek gyors kialakulása következik be: a kulcsfontosságú PML-testfehérjék körülveszik a vírusgenomot , és egy teljes testet alkotnak. Úgy tűnik, hogy ez a reakció a vírusok elleni veleszületett immunválaszként szolgál . A de novo képződés azonban a legvilágosabban a Cajal testeknél mutatkozik meg. Ha azokban a sejtekben, amelyekben általában nem találhatók Cajal-testek, e testek összetevőinek túlzott expressziója átmenetileg bekövetkezik, akkor valójában Cajal-testek képződnek. Ezen túlmenően, ha a Cajal-testek komponenseit véletlenszerű lokuszokban mesterségesen rögzítik kromatinra , ezek ezeken a helyeken képződnek [10] .

Számos nukleáris test tartalmaz RNS-molekulákat, amelyek gyakran fontos szerepet játszanak e testek összeállításában. Az RNS kétféle módon vehet részt a nukleáris testek biogenezisében. Először is, az RNS-ek templátként szolgálhatnak testek összeállításához, például a legtöbb aktivitásfüggő test esetében, amelyek az aktív transzkripcióval rendelkező helyek körül képződnek. Az ilyen RNS-ek vonzzák az RNS-kötő fehérjéket , amelyek a nukleáris testek részét képezik , és beindítják a testek kialakulását. Másodszor, az RNS építészeti elemként működhet a nukleáris testekben. Például a paraspeckle képződéshez NEAT1 [ en ] más néven MEN-ε/β) szükséges, egy hosszú, stabil , poliadenilált RNS-molekulára, amely a sejtmagban található. Ennek az RNS-nek az RNS-interferencia általi leütése a paraspeckles elpusztulásához vezet. Ezenkívül a NEAT1-et nem expresszáló humán embrionális őssejtek magjaiban nem mutathatók ki paraspeckles [11] .

Elméletileg két fő mechanizmus létezik a nukleáris testek összeállítására:

• az összeállítás szorosan ellenőrzött, egymást követő lépések sorozatát tartalmazhatja;
• az összeszerelés a nukleáris testek alkotóelemeinek véletlenszerű, egyértelmű sorrend nélküli kölcsönhatásai eredményeként következhet be.

A fentebb leírt kísérlet a Cajal-testeknek a kulcsfontosságú komponensek kromatinján történő immobilizáció helyén történő összeállításáról az utóbbi út mellett tesz tanúbizonyságot. Az a kérdés azonban, hogy mi történik a tevékenységtől függő testületek összeállítása során, nyitva marad [12] .

A nukleáris testek kialakulása nemcsak fehérje-fehérje és fehérje-RNS kölcsönhatásokon alapulhat, hanem folyadék-folyadék fázisátalakulásokon is [ ( LLPS  ), amelyeket a nukleáris test fehérjéinek aggregációt elősegítő doménjei biztosítanak. A fázisátalakulási modell megmagyarázhatja a nukleáris testek folyadékszerű tulajdonságait, például összeolvadási és szétválási képességüket, valamint gyors intranukleáris dinamikájukat. Lehetséges, hogy a heterokromatin maga is folyadékcseppek tulajdonságaival rendelkezik [13] . Kísérletileg kimutatták, hogy a hnRNPA1 és FUS fehérjék , amelyek a citoplazmatikus stresszszemcsék és paraspeckles részei, képesek RNS jelenlétében folyadék-folyadék fázis szeparációt (LLPS ) biztosítani. Egyes fehérjedoménekről kimutatták, hogy csak meghatározott koncentrációban kombinálva mennek keresztül LLPS-en. Minden nukleáris testnek saját fehérjearánya lehet, amely biztosítja az LLPS-t. Az aggregációval kapcsolatos fehérjedomének, például a prionszerű domének, valamint a polimerizációt elősegítő domének (például coiled-coil domén ) és az alacsony komplexitású régiók ki vannak téve LLPS -nek [14] . A fázisszétválás következtében kialakuló nukleáris struktúrák sokfélesége részt vesz a génexpresszió különböző szakaszaiban , például a transzkripcióban és az RNS-feldolgozásban , befolyásolja a gének epigenetikai állapotát , és számos betegség kialakulásában játszik szerepet [15] . A foszfoinozitidok részt vehetnek a nukleáris testek kialakulásában a fázisszétválás következtében. 2018- ban számos szervezet sejtmagjában találtak foszfatidil-inozitol-4,5-biszfoszfátot tartalmazó testeket ; ezeket Nuclear Lipid Islets (NLI ) néven ismerjük . Valószínűleg a nukleáris lipidszigetek fontos szerepet játszanak a génexpresszió szabályozásában, platformként működnek a különböző fehérjék megkötésében, és elősegítik a transzkripciós gyárak kialakulását [16] .     

Nukleáris testek és mitózis

A nukleáris testek összeszerelése és szétszerelése fontos szerepet játszik abban, hogy osztódáskor a leánysejtek örököljék őket . Egyes nukleáris testek, amelyek nagyszámú példányban vannak jelen a sejtekben, nem bomlanak szét a mitózis során , hanem körülbelül egyenlő arányban oszlanak meg a leánysejtek között, mivel véletlenszerű eloszlásuk a sejt térfogatában. Más nukleáris testek éppen ellenkezőleg, a sejtosztódás során szétszednek, és újra összeállnak, amikor a leánysejtek belépnek a G1 fázisba [17] .

Így a sejtmag szétesik a mitózis során, mivel az rRNS-transzkripció felfüggesztésre kerül az RNS-polimeráz I transzkripciós faktorainak foszforilációja , valamint az rRNS-feldolgozó faktorok miatt. A profázis kezdetén a feldolgozatlan vagy részben feldolgozott pre-rRNS-ek felhalmozódnak a kondenzált kromoszómák perifériáján számos feldolgozási tényezővel együtt. A magmembrán megsemmisülése után bejutnak a citoplazmába, és sok nagyon mozgékony kis testet alkotnak anafázisban . A telofázis kezdetén , amikor az rRNS gének transzkripciója helyreáll, ezek a kis testek szétszednek, majd a pre-rRNS és a feldolgozó faktorok pronukleoláris testeket képeznek az újonnan képződött leánysejtek magjainak nukleoplazmájában. A telofázis végén a kromoszómák dekondenzálódnak, a pre-rRNS és a feldolgozó faktorok pedig kilépnek a pronukleoláris testekből, nukleoluszt képezve a nukleoláris szervezők körül. A mitózis utáni sejtmag kialakulásához az RNS polimeráz I aktivitására és a pre-rRNS feldolgozás újraindulására is szükség van [18] .  

A mitózis kezdetén a nukleáris foltok szétszednek, és összetevőik véletlenszerűen oszlanak el a citoplazmában. A foltok összeszerelése a telofázisban kezdődik. A paraspecklek a sejtciklus során stabilak maradnak az anafázisig, amikor is véletlenszerűen szétszóródnak a sejtben (citoplazmatikus paraspeckles). A citoplazmatikus paraspeckles a telofázis elején eltűnik, és a sejtosztódás befejeződése után megkezdődik a nukleáris paraspeckles képződése. A hisztonlókuszok testei a korai prometafázisig léteznek, végül a metafázisban szétszednek , majd a telofázisban újra kialakulnak. A mitózis kezdetén lévő Cajal testek nem bomlanak szét, hanem a citoplazmába kerülnek, ahol nem érintkeznek a kondenzált kromoszómákkal. A Cajal testek száma és mérete alig változik metafázisról telofázisra. Amikor a nukleáris burok telofázisban képződik, a citoplazmatikus Cajal testek szétszednek, és kulcsfontosságú komponensük, a coilin fehérje gyorsan bejut a sejtmagba, ahol kezdetben véletlenszerűen lokalizálódik, de a G1 fázisra már normális sejtmag Cajal testek képződnek a sejtmagban. leánysejtek. A PML testek száma a mitózis kezdetén csökken, mivel fő komponensük, a PML fehérje jellegzetes mitotikus klasztereket képez, elveszítve a kapcsolatot más PML testfehérjékkel. A PML testek kialakulása a sejtmagban a G1 fázisban kezdődik, azonban még a G1 fázis alatt is nagy mennyiségű PML fehérje található a citoplazmában, amely aztán lassan csökken [19] .

Sokszínűség

Az alábbi táblázat felsorolja a legfontosabb nukleáris testeket, azok tulajdonságait és funkcióit [2] .

Nucleolus

A nucleolus egy különálló sűrű szerkezet a magban. Nem veszi körül membrán, és azon a területen képződik, ahol az rDNS található - a riboszomális RNS (rRNS) gének tandem ismétlődései , úgynevezett nukleoláris szervezők . A nucleolus fő funkciója az rRNS szintézise és a riboszómák képzése . A nucleolus szerkezeti integritása az aktivitásától függ, és az rRNS gének inaktiválása nukleoláris struktúrák keverékéhez vezet [20] .

A riboszómaképződés első szakaszában az RNS-polimeráz I enzim átírja az rDNS-t, és pre-rRNS-t képez, amely tovább hasad 5,8S, 18S és 28S rRNS-re [21] . Az rRNS transzkripciója és poszttranszkripciós feldolgozása a sejtmagban történik kis nukleoláris RNS -ek (snoRNS-ek) részvételével, amelyek egy része a riboszóma funkcióval kapcsolatos fehérjéket kódoló gének összeillesztett mRNS- intronjaiból származik. Az összerakott riboszomális alegységek a legnagyobb struktúrák, amelyek áthaladnak a nukleáris pórusokon [22] .

Elektronmikroszkóppal nézve a sejtmagban három komponens különböztethető meg: fibrilláris centrumok (FC), az őket körülvevő sűrű fibrilláris komponens (CFC) és a szemcsés komponens (GC), amely viszont körülveszi a CFC-t. Az rRNS transzkripció az FC-ben, valamint az FC és PFC határán megy végbe, így a riboszómák képződésének aktiválásakor az FC egyértelműen megkülönböztethetővé válik. Az rRNS vágása és módosulása a PFC-ben történik, a riboszómális alegységek képződésének ezt követő lépései, beleértve a riboszómális fehérjék feltöltését, a GA-ban [21] .

Cajal body

A Cajal test (TC) az összes eukarióta nukleáris teste . A coilin -fehérje és a specifikus RNS-ek (scaRNS-ek) jelenléte alapján azonosítható. A TK tartalmazza az SMN fehérjét is ( motoros neuronok túlélése  ). Az MA-k nagy koncentrációban tartalmazzák a splicing kis nukleáris ribonukleoproteineket (snRNP-ket) és más RNS-feldolgozó faktorokat, ezért úgy gondolják, hogy az MA-k az illesztési faktorok összeállításának és/vagy transzkripciós módosításának helyeiként szolgálnak . A TK jelen van a sejtmagban az interfázis alatt, de eltűnik a mitózis során. A TC biogenezisében egy önszerveződő struktúra tulajdonságait követik nyomon [23] .

Amikor az SMN intracelluláris lokalizációját először immunfluoreszcenciával tanulmányozták , a fehérjét az egész citoplazmában, valamint a nukleoláris testben megtalálták, mérete hasonló az MC-hez, és gyakran mellette helyezkedik el. Emiatt ezt a testet a "TK ikertestvérének" ( eng.  gemini of CB ) vagy egyszerűen drágakőnek nevezték. Kiderült azonban, hogy a HeLa sejtvonal , amelyben az új testet felfedezték, szokatlan volt: más emberi sejtvonalakban, valamint a Drosophila melanogaster gyümölcslégyben az SMN coilinnal kolokalizálódott TK-ban. Ezért általános esetben az SMN a TC fontos komponensének tekinthető, nem pedig egy egyedi nukleáris test markerejének [24] .

A hiszton lókuszok teste

A hisztonlókuszok teste ( eng.  histon locus body, HLB ) tartalmazza a hiszton pre-mRNS feldolgozásához szükséges faktorokat. Ahogy a név is sugallja, a hisztonlókuszok testei hisztonokat kódoló génekhez kapcsolódnak; ezért feltételezzük, hogy a splicing faktorok a hiszton lókuszok testében koncentrálódnak. A hiszton lókuszok teste az interfázis során jelen van a sejtben, és a mitózis kezdetével eltűnik. A hisztonlókuszok testét több okból is gyakran együtt tekintik a Cajal-testtel. Először is, néhány hiszton lókusz teste tartalmazza a Cajal testek markerét, a coilint. Másodszor, ezek a kis testek gyakran fizikailag a közelben vannak, így van köztük némi interakció. Végül a kétéltű petesejtek igen nagy Cajal-testei mindkét test tulajdonságaival rendelkeznek [23] .

PML-testek

A promielocita leukémiás testek vagy PML testek gömb alakú testek, amelyek szétszórva vannak a nukleoplazmában , és elérik a 0,1–1,0 µm átmérőt .  Olyan neveken is ismertek, mint a 10-es nukleáris tartomány ( angolul nukleáris tartomány 10 (ND10) ), a Kremer-testek ( angol Kremer-testek ) és az onkogén domének PML ( angol PML onkogén tartományok ). A PML testeit egyik kulcsfontosságú komponensükről, a promyelocyta leukémia (PML) fehérjéről nevezték el. Gyakran megfigyelhetők a Cajal-testekkel és a hasadási testekkel kapcsolatban [25 • ] . A PML-testek a nukleáris mátrixhoz tartoznak, és részt vehetnek olyan folyamatokban, mint a DNS-replikáció , a transzkripció és az epigenetikai géncsendesítés [26] . E testek szerveződésének kulcstényezője a PML fehérje, amely más fehérjéket vonz; ez utóbbiakat a 21. századi koncepciók szerint csak az egyesíti, hogy SUMOiláltak . Azok az egerek , amelyekben a PML gén deletált , nem rendelkeznek PML-testekkel, de normálisan fejlődnek és élnek, ami azt jelenti, hogy a PML-testek nem látnak el alapvető biológiai funkciókat [26] .     

Foltok

A foltok ( angolul  speckle ) olyan nukleáris testek, amelyek pre-mRNS splicing faktorokat tartalmaznak, és az emlőssejtek nukleoplazmájának kromatin régióiban helyezkednek el . Fluoreszcens mikroszkóp alatt a foltok különböző méretű, szabálytalan alakú foltos testeknek tűnnek, elektronmikroszkóp alatt pedig interkromatin szemcsék csoportjainak. A foltok dinamikus struktúrák, és a bennük lévő fehérjék és RNS mozoghatnak a foltok és más nukleáris testek között, beleértve az aktív transzkripció helyeit is. A foltok összetételének, szerkezetének és viselkedésének tanulmányozása alapján modellt hoztak létre, amely megmagyarázza a sejtmag funkcionális kompartmentalizációját, valamint a kis nukleáris ribonukleoproteineket [28] és más szükséges fehérjéket összekapcsoló gének [27] expressziós mechanizmusának szerveződését. pre-mRNS splicinghez [27] . A sejtek változó igényei miatt a foltok összetétele és elrendeződése az mRNS-transzkripciónak megfelelően, illetve specifikus fehérjék foszforilációjának szabályozása révén változik [29] . A splicing foltok nukleáris foltokként, illesztési faktor kompartmentekként, interkromatin szemcsecsoportokként és B snurposzómákként is ismertek [ 30 ] . B-snurposzómákat találtak a Drosophila melanogaster gyümölcslégy kétéltű petesejtek magjában és embrióiban [31] . Az elektronmikroszkópos felvételeken a B-snuruszómák a Cajal-testekhez kapcsolódnak vagy elkülönülnek tőlük. Az interkromatin szemcsék klaszterei a splicing faktorok felhalmozódásának helyei [32] .  

Paraspeckles

A paraspeckles szabálytalan alakú magtestek, amelyek a mag kromatikus terében helyezkednek el [33] . Először HeLa sejtekben írták le őket, amelyek sejtmagonként 10-30 paraspeckles-t tartalmaznak, de manapság már minden elsődleges emberi sejtben, transzformált sejtvonalak sejtjeiben és szövetmetszeteken is megtalálhatók paraspeckles [34] . Nevüket a magban elhelyezkedő helyükről kapták - a foltok közelében [33] .

A foltok olyan dinamikus struktúrák, amelyek a sejt metabolikus aktivitásában bekövetkező változások hatására változnak. Ezek a transzkripciótól függenek [33] , és az RNS-polimeráz II - es transzkripció hiányában a paraspeckles eltűnnek, és minden fehérjéjük (PSP1, p54nrb, PSP2, CFI(m)68 és PSF) félhold alakú perinukleoláris sapkát képez. . Ez a jelenség a sejtciklus során figyelhető meg: paraspeckles jelen van az interfázisban és a mitózis minden fázisában, kivéve a telofázist . A telofázis során leánymagok képződnek, és az RNS-polimeráz II nem ír át semmit, így a paraspeckle fehérjék egy perinukleoláris sapkát alkotnak [34] . A foltok részt vesznek a génexpresszió szabályozásában azáltal, hogy felhalmozzák azokat az RNS-eket, amelyekben vannak olyan kettős szálú régiók, amelyek szerkesztésnek vannak kitéve, nevezetesen az adenozin inozinná történő átalakulásában . Ennek a mechanizmusnak köszönhetően a paraspeckles részt vesz a génexpresszió szabályozásában a differenciálódás , a vírusfertőzés és a stressz során [35] .

Perinucleoláris rekesz

A perinukleoláris kompartment (OK) egy szabálytalan alakú magtest, amelyet az jellemez, hogy a nucleolus perifériáján helyezkedik el. Annak ellenére, hogy fizikailag rokon, a két rekesz szerkezetileg különbözik. A TC-k általában rosszindulatú daganatsejtekben találhatók [36] . Az OK egy dinamikus szerkezet, és sok RNS-kötő fehérjét és RNS-polimeráz III-at tartalmaz. Az OK szerkezeti stabilitását az RNS-polimeráz III-as transzkripció és a kulcsfontosságú fehérjék jelenléte biztosítja. Mivel a TC jelenléte általában rosszindulatú daganatokkal és áttétképző képességgel jár, a rák és más rosszindulatú daganatok potenciális markereinek tekinthetők . Kimutatták a TC specifikus DNS - lókuszokkal való asszociációját [37] .

Stress nukleáris testek

Stressz nukleáris testek keletkeznek a magban hősokk során. Az 1-es hősokk-transzkripciós faktor ( HSF1 ) és a szatellit III szekvenciájának pericentrikus tandem ismétlődései közvetlen kölcsönhatása révén jönnek létre , amelyek megfelelnek a nem kódoló szatellit III átiratok aktív transzkripciójának helyeinek. Széles körben elterjedt az a vélemény, hogy az ilyen testek a ribonukleoprotein komplexek nagyon sűrűn csomagolt formáinak felelnek meg. Stresszes sejtekben úgy gondolják, hogy részt vesznek a génexpresszió gyors, átmeneti és globális változásaiban különböző mechanizmusokon keresztül, például a kromatin átalakulásán és a transzkripciós és splicing faktorok felvételén keresztül. Normál (nem stresszes) körülmények között a sejtekben ritkán találhatók stresszes nukleáris testek, de számuk hirtelen megnövekszik a hősokk hatására. A stresszes nukleáris testek csak az emberi és más főemlőssejtekben találhatók [38] .

Árva nukleáris testek

Az árva nukleáris testek nem kromatin nukleáris kompartmentek, amelyeket sokkal kevésbé tanulmányoztak, mint más jól jellemzett nukleáris szerkezeteket .  Némelyikük olyan helyként működik, ahol a fehérjéket SUMO fehérjék módosítják, és/vagy az ubiquitin -címkézett fehérjék proteaszómális lebomlása történik [39] . Az alábbi táblázat az ismert árva nukleáris testek jellemzőit mutatja [40] .

Jegyzetek

1. ↑ Cassimeris L., Lingappa V. R., Plopper D. . Sejtek Lewin szerint. - M. : Tudáslaboratórium, 2016. - 1056 p. - ISBN 978-5-906828-23-1 .  - S. 410.
2. ↑ 1 2 A Nucleus, 2011 , p. 311, 313.
3. ↑ Weber SC A szekvenciálisan kódolt anyagtulajdonságok határozzák meg a nukleáris testek szerkezetét és működését.  (angol)  // Jelenlegi vélemény a sejtbiológiában. - 2017. - Kt. 46. ​​- 62-71. o. - doi : 10.1016/j.ceb.2017.03.003 . — PMID 28343140 .
4. ↑ 1 2 A Nucleus, 2011 , p. 312.
5. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 312-315.
6. ↑ Arifulin EA , Sorokin DV , Tvorogova AV , Kurnaeva MA , Musinova YR , Zhironkina OA , Golyshev SA , Abramchuk SS , Vassetzky YS , Sheval EV A heterokromatin korlátozza a nukleáris testek mobilitását.  (angol)  // Chromosoma. - 2018. - október 5. - doi : 10.1007/s00412-018-0683-8 . — PMID 30291421 .
7. ↑ Arifulin EA , Musinova YR , Vassetzky YS , Sheval EV Mobility of Nuclear Components and Genome Functioning.  (angol)  // Biokémia. Biokémia. - 2018. - június ( 83. évf. , 6. sz.). - P. 690-700 . - doi : 10.1134/S0006297918060068 . — PMID 30195325 .
8. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 315-316.
9. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 316.
10. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 316-317.
11. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 317-318.
12. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 318.
13. ↑ Larson AG , Narlikar GJ . A fázisszétválasztás szerepe a heterokromatin képződésében, működésében és szabályozásában.  (angol)  // Biokémia. - 2018. - május 1. ( 57. évf. , 17. sz.). - P. 2540-2548 . - doi : 10.1021/acs.biochem.8b00401 . — PMID 29644850 .
14. ↑ Staněk D. , Fox AH Nukleáris testek: hírek betekintést nyújtanak a szerkezetbe és a működésbe.  (angol)  // Jelenlegi vélemény a sejtbiológiában. - 2017. - Kt. 46. ​​- P. 94-101. - doi : 10.1016/j.ceb.2017.05.001 . — PMID 28577509 .
15. ↑ Sawyer IA , Bartek J. , Dundr M. A sejtmagon belüli fáziselkülönített mikrokörnyezetek a betegségekhez kapcsolódnak, és szabályozzák az epigenetikai állapotot, a transzkripciót és az RNS-feldolgozást.  (angol)  // Sejt- és fejlődésbiológiai szemináriumok. - 2018. - július 25. - doi : 10.1016/j.semcdb.2018.07.001 . — PMID 30017905 .
16. ↑ Sztacho M. , Sobol M. , Balaban C. , Escudeiro Lopes SE , Hozák P. Nukleáris foszfoinozitidok és fázisszétválasztás: A nukleáris compartmentalization fontos szereplői.  (angol)  // Advances In Biological Regulation. - 2018. - szeptember 17. - doi : 10.1016/j.jbior.2018.09.009 . — PMID 30249540 .
17. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 319.
18. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 319-320.
19. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 320-322.
20. ↑ Hernandez-Verdun D.  Nucleolus: a szerkezettől a dinamikáig  // Histochemistry and Cell Biology. - 2006. - Vol. 125. sz. 1-2. - P. 127-137. - doi : 10.1007/s00418-005-0046-4 . — PMID 16328431 .
21. ↑ 1 2 Lamond A. I., Sleeman J. E.  Nuclear Substructure and Dynamics  // Current Biology. - 2003. - 1. évf. 13. sz. 21. - P. 825-828. — PMID 14588256 .
22. ↑ Lodish H., Berk A., Matsudaira P., Kaiser C. A., Krieger M., Scott M. P., Zipursky S. L., Darnell J. . Molekuláris sejtbiológia. 5. kiadás. - N. Y .: W. H. Freeman, 2004. - ISBN 0-7167-2672-6 .
23. ↑ 1 2 A Nucleus, 2011 , p. 235.
24. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 239.
25. ↑ Dundr M., Misteli T.  Funkcionális architektúra a sejtmagban  // The Biochemical Journal. - 2001. - 20. évf. 356, Pt. 2. - P. 297-310. — PMID 11368755 .
26. ↑ 1 2 Lallemand-Breitenbach V., de Thé H.  PML Nuclear Bodies  // Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. - 2010. - 20. évf. 2, sz. 5. - P. a000661. - doi : 10.1101/cshperspect.a000661 . — PMID 20452955 .
27. ↑ 1 2 Lamond A. I., Spector D. L.  Nuclear Speckles: a Model for Nuclear Organelles  // Nature Reviews. Molekuláris sejtbiológia. - 2003. - 1. évf. 4, sz. 8. - P. 605-612. - doi : 10.1038/nrm1172 . — PMID 12923522 .
28. ↑ Tripathi K., Parnaik V. K.  Az SC35 illesztési faktor differenciális dinamikája a sejtciklus során  // Journal of Biosciences. - 2008. - Vol. 33. sz. 3. - P. 345-354. — PMID 19005234 .
29. ↑ Handwerger K. E., Gall J. G.  Subnuclear Organellus: New Insights into Form and Function  // Trends in Cell Biology. - 2006. - Vol. 16. sz. 1. - P. 19-26. - doi : 10.1016/j.tcb.2005.11.005 . — PMID 16325406 .
30. ↑ Sejtkomponens - Nucleus speckle . // UniProt: UniProtKB. Letöltve: 2013. augusztus 30. (határozatlan)
31. ↑ Gall J. G., Bellini M., Wu Zheng'an, Murphy C.  Assembly of the Nuclear Transcription and Processing Machinery: Cajal Bodies (Coiled Bodies) and Transcriptosomes  // Molecular Biology of the Cell. - 1999. - 1. évf. 10, sz. 12. - P. 4385-4402. — PMID 10588665 .
32. ↑ Matera A. G., Terns R. M., Terns M. P.  Nem kódoló RNS-ek: Lessons from the Small Nuclear and Small Nucleolar RNAs  // Nature Reviews. Molekuláris sejtbiológia. - 2007. - Vol. 8, sz. 3. - P. 209-220. - doi : 10.1038/nrm2124 . — PMID 17318225 .
33. ↑ 1 2 3 Fox A. H., Lam Yun Wah, Leung A. K. L., Lyon C. E., Andersen J., Mann M., Lamond A. I.  Paraspeckles: a Novel Nuclear Domain  // Current Biology. - 2002. - 20. évf. 12, sz. 1. - P. 13-25. — PMID 11790299 .
34. ↑ 1 2 Fox A. H., Bond C. S., Lamond A. I. A  P54nrb Heterodimert képez a PSP1-gyel, amely RNS-függő módon lokalizálódik Paraspecklesre  // Molecular Biology of the Cell. - 2005. - 20. évf. 16. sz. 11. - P. 5304-5315. - doi : 10.1091/mbc.E05-06-0587 . — PMID 16148043 .
35. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 274.
36. ↑ Pollock C., Huang Sui.  A Perinucleoláris Rekesz  // Journal of Cellular Biochemistry. - 2009. - Vol. 107. sz. 2. - P. 189-193. - doi : 10.1002/jcb.22107 . — PMID 19288520 .
37. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 264.
38. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 288.
39. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 300.
40. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 301.

Irodalom

• Az atommag / Tom Misteli, David L. Spector. - New York: Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 2011. - 463 p. — ISBN 978-0-87969-894-2 .