PML testek

A PML testek (más néven promielocita leukémia nukleáris testek [1] , PML nukleáris testek [2] , nukleáris domének 10 [3] ) 0,1–1,0 µm átmérőjű gömb alakú testek , amelyek számos szövet és a legtöbb vonal sejtmagjában találhatók és benne van a magmátrixban . A PML-testek kulcsfontosságú szervező komponense a PML -fehérje , amely a fehérjék széles skáláját vonzza a PML-testekhez, amelyeket csak a szumoiláció ( poszt-transzlációs módosulás , amely a SUMO -fehérjék célfehérjéhez kötődését) egyesíti. . A PML-testekben a fehérjék poszttranszlációs módosulásokon (különösen szumoiláción) mennek keresztül, amelyek fehérjeizolációhoz vezetnek a PML-testekben, aktiválódáshoz vagy lebomláshoz. Morfológiai jellemzők szerint a PML testeknek több altípusát különböztetjük meg, és mindegyikre jellemző az elektronsűrű héj és a belső mag jelenléte [2] .

A PML-testek megjelenését és működését olyan celluláris stresszfaktorok szabályozzák, mint a vírusfertőzések, DNS - károsodás , transzformáció és oxidatív stressz . A PML fehérje és számos olyan fehérje, amelyekkel kölcsönhatásba lép, transzkripcióját jelentősen megváltoztatják az interferonok . Érdekes módon az egerek a PML fehérjére nem képesek normális PML testeket kialakítani, de ennek ellenére normálisan fejlődnek és élnek, ezért a PML testek valószínűleg nem töltenek be néhány rendkívül fontos és pótolhatatlan biológiai funkciót [2] .

Tanulmánytörténet

A PML testeket először az 1960-as években fedezték fel, mint intranukleáris gömb alakú , elektronmikroszkóp alatt látható sűrű testeket . Ezeknek a testeknek két típusát írták le: fibrilláris és szemcsés, amelyek mikrogranulátumokat tartalmaztak, amelyek feltehetően ribonukleoproteineknek felelnek meg . Később a PML testeket immunfluoreszcens mikroszkóppal tettük láthatóvá primer biliaris cirrhosisban szenvedő betegektől származó autoimmun szérumok felhasználásával . Ezzel a módszerrel 1991-ben fedezték fel az első PML-testekhez kapcsolódó fehérjét, az SP100 -at , és magukat a PML-testeket is részletesen jellemezték. Ezt követően azt találták, hogy ugyanazokban a testekben, amelyekben az SP100 fehérje lokalizálódik, a PML fehérje is lokalizálódik. A PML fehérje azért érdekes, mert az akut promielocitás leukémiában ( APL ) megtalálható az α   retinsav receptorral (PML/RARA-oncoprotein ) konjugátumként . Az APL sejtekben a PML-testeket a PML/RARA elpusztítja. Amikor azonban az APL-t retinsavval és arzén(III)-oxiddal kezelték , ami kiváltja a PML/RARA lebomlását, a PML testek újra megjelentek. További tanulmányok kimutatták, hogy a PML-testek változáson mennek keresztül stresszes körülmények, például vírusfertőzések, hősokk és nehézfémek jelenléte hatására . Jelenleg aktívan tanulmányozzák a PML-testek dinamikáját, kapcsolatukat a sejtmag más komponenseivel, a különböző fehérjék összeállítását, toborzását és a sejt és az egész szervezet szintjén zajló funkciókat [4] .

Szerkezet és kompozíció

Egy tipikus PML-test egy 0,1–1 µm átmérőjű gömb alakú tárgy, amely lehet mikrogranulátum mag, de lehet, hogy nem. A PML-testeket tartalmazó sejtek jellemzően 5-15 PML-testtel rendelkeznek. Túlnyomórészt fehérjékből állnak, és általában nem tartalmaznak DNS-t vagy RNS -t . A testek külső héját a PML fehérje alkotja, és azok a fehérjék, amelyekkel kölcsönhatásba lép, belül helyezkednek el. Mint sok nukleáris test, a PML testek az interkromoszómális térben helyezkednek el, ahol gyakran együtt léteznek más nukleáris testekkel . Bár a PML-testek nem tartalmaznak DNS-t, gyakran specifikus lókuszokhoz kapcsolódnak , például a fő hisztokompatibilitási komplex (MHC) I. osztályú génklaszteréhez ; Feltételezzük, hogy a PML-testek szabályozzák a kromatin felépítését és a lókusz génjeinek transzkripcióját. A kromatin változásai a transzkripció során vagy a sejtciklus szakaszától függően módosítják a PML testek szerkezetét és számát. A PML-testek szerkezete jelentősen megváltozik a vírusfertőzések során: a vírusgenomok például felhalmozódhatnak e testek perifériáján vagy központi részén [5] .

Az egyszerű PML testek (I. és II. típus) és az összetett PML testek héjai (III., IVa. és V. típus) nem kromatin fibrilláris anyagból állnak [6] . Az ilyen PML-testek a nukleáris mátrixszal együtt szabadulnak fel, és felületükön speciális kiemelkedések segítségével kapcsolódnak össze annak fibrogranuláris komponensével [6] .

A fibrilláris burok alatti összetett PML testek granuláris szerkezetű komponenst tartalmaznak, amely valószínűleg ribonukleoproteinekből áll. Feltételezték, hogy a szemcsés PML-testek egy része a nucleolusból rügyez ; ezt a hipotézist alátámasztja specifikus RNS-kötő fehérjék jelenléte komplex PML-testekben . Nem ismert, hogy milyen tényezők határozzák meg a mikrogranuláris mag jelenlétét a PML-testekben, és összetétele nem ismert. Kimutatták, hogy egyes testekben újonnan szintetizált RNS-t tartalmaz, míg másokban nem. Számos tanulmány kimutatta, hogy a PML-testek az EIF4E [7] eukarióta transzlációs iniciációs faktoron keresztül mRNS -exporttal és -transzlációval hozhatók összefüggésbe .

Egyes sejtekben a nucleolus elemeit tartalmazó nagy struktúrákat írnak le; öregedéssel összefüggő nukleáris testeknek (SANB ) nevezik .  Ezeknek a testeknek is van PML fehérjehéja, azonban a fennmaradó, a PML testekre jellemző fehérjék nem a belső részen, hanem közvetlenül a héjon helyezkednek el [7] .

A PML testek közé tartoznak olyan fehérjék, mint a SUMO, DAXX [8] , SP100, LYSP100 ( az SP100 homológja ) [9] , ISG20 [10] , PML, NDP55 [11] . Más fehérjék, mint például a PIC1/SUMO-1, amelyek általában nukleáris pórusokhoz kapcsolódnak , szintén részei lehetnek a PML-testeknek [12] . Mindezek a fehérjék újraszervezhetők és diszpergálhatók különféle stresszhatásokra (stimuláció vagy hősokk) reagálva [13] .

Az emberi embrionális őssejtekben a PML testek "rozettákat" képeznek a centroméra körül, vagy két centromer között helyezkednek el. Az ilyen PML testek nem tartalmazzák a SUMO, SP100 és DAXX fehérjéket, és az őssejtbiológiában betöltött szerepük ismeretlen . Ezenkívül a PML testeket a centromerek közelében detektálják a proteaszóma inhibitorral kezelt sejtekben a sejtciklus G2 fázisában [14] .

Azokban a sejtekben, amelyek nem expresszálnak telomerázt , és homológ rekombináció révén fenntartják a telomer hosszát , vannak PML-testek, amelyek a telomerekhez kapcsolódó PML-testek (APB ) alternatív meghosszabbodásához kapcsolódnak . Ezek a PML-testek kétféle DNS-kettős száltörés javító és homológ rekombinációs faktort tartalmaznak: Rad50/Mre11/NBS1-komplexet és Rad51 / Rad52 , valamint A replikációs faktort, BLM helikázt és telomer ismétlődő kötődést . faktorok (TRF1 és TRF2), és ezeknek a fehérjéknek szinte mindegyike szumoilált. Az ilyen sejtekben a telomerek aktívan megduplázódnak a sejtciklus S /G2 fázisában [15] .  

Dinamika

A FRET és FRAP módszerekkel végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a PML fehérje a PML testeinek stabil komponense, és a vele kölcsönhatásba lépő fehérjék mobilabbak, bár egy ideig megmaradnak a PML testében. Önmagukban a PML testek nem túl mozgékonyak, bár a sejtciklus során osztódhatnak és egyesülhetnek egymással. Az S fázis során a PML testek kettéosztódnak, eltűnnek a mitózis során , és újra megjelennek a mitózisból a G1 fázisba való átmenet során. A mitózis során a PML fehérjék kapcsolatban maradnak egymással, de foszforilálódnak , dezumoilálódnak, és felszabadítják partnerfehérjéket. A mitózis során, a nukleáris burok tönkretétele előtt a prometafázisban , a PML-testek elveszítik kapcsolatukat a kromatinnal, és mozgékonyabbá válnak. Maga a PML fehérje a mitózis során kölcsönhatásba lép a nukleáris membránokkal és a nukleoporinokkal , megkönnyítve a magburok kialakulását a telofázisból a G1 fázisba való átmenet során . Ezen átmenet során az SP100 (korábban) és a DAXX (később) visszatér a sejtmagba, kölcsönhatásba lép a PML fehérje aggregációival és PML testeket alkot [16] . A PML fehérje citoplazmatikus felhalmozódása már a G1 fázis alatt is kimutatható, de ezután lassan csökken [17] .

A stressz, mint például a hősokk vagy a nehézfémek, a PML-testek reverzibilis fragmentálódását okozzák azáltal, hogy a SUMO-t és a legtöbb PML-partnerfehérjét nem tartalmazó mikroorganizmusokat eltávolítják. A stresszhatás végén a PML testek mérete, elhelyezkedése és száma teljesen helyreáll, ami azt jelzi, hogy a PML testek előre meghatározott helyeken képződnek [18] .

Feltételezték, hogy a PML testek kialakulása a PML és a SUMO közötti kölcsönhatáson alapul. Valójában a szumoilációs hibákkal rendelkező sejtekben a PML-testekben rendellenességek figyelhetők meg. Ezen túlmenően a szumoiláció biztosíthatja a PML partnerfehérjék PML testekbe való toborzását is, mivel ezek többsége szumoilált állapotban van a PML testekben. Ugyanakkor azok a PML izoformák, amelyek nem képesek kölcsönhatásba lépni a SUMO-val, ennek ellenére normális PML testeket alkotnak. Így a szumoiláció szerepe a PML-testek kialakulásában még nem tisztázott [19] .

Funkciók

A PML fehérje olyan fontos sejtfolyamatok szabályozásában vesz részt, mint a transzkripció, az apoptózis , az öregedés, a DNS-károsodásra adott válasz és a vírusokkal szembeni rezisztencia. A PML partnerfehérjék poszt-transzlációs módosulásokon mennek keresztül a PML-testekben, amelyek befolyásolják működésüket. Például sok p53 - módosító enzim található a PML-testekben ( CBP , HDM2, HIPK2 és HAUSP). A p53 acetilezése , szumoilezése és foszforilációja PML testekben pozitívan szabályozza a p53 aktivitást. A PML-testekbe való transzlokáció befolyásolhatja egyes proteinkinázok aktivitását ; így a PML-testekben a PP2A foszfatáz defoszforilálja az AKT kinázt , és a PP1A-ról úgy gondolják, hogy defoszforilezi a retinoblasztóma fehérjét (pRb). Egyes kinázok, például a CHEK2 esetében a PML testekben történő lokalizáció elősegíti azok autofoszforilációját . Bizonyíték van arra, hogy élesztősejtekben a PML közvetlenül növelheti a fehérjék szumoilációjának globális szintjét, a PML-testek pedig egyes PML partnerfehérjék szumoilációját [20] .

A PML-testek első megállapított funkciója bizonyos fehérjék felhalmozódása és izolálása volt. Ilyen fehérje például a DAXX. A DAXX izolálása szumoilált PML-lel, amely a PML-testek része, megszünteti egyes gének transzkripciós represszióját, és szabályozza az apoptózist is. Hasonló helyzet áll elő a hisztonok és a hiszton chaperonok esetében is az öregedő sejtekben. A sejtek öregedése során megfigyelhető egy speciális típusú heterokromatin képződése, amelyet a HIRA és az ASF1a hiszton chaperonok , valamint a HP1 [en] fehérje felhalmozódása indít el a PML- [ 21]. .

Néhány instabil fehérje felhalmozódik a PML-testekben, valamint a proteaszómákban és az ubiquitinben . Ezenkívül bizonyíték van arra, hogy a PML partnerfehérjék lebomlanak a PML testében [21] .

Egyre gyűlnek a bizonyítékok arra vonatkozóan, hogy a PML-testek a reaktív oxigénfajták szenzoraiként működnek . Különösen megfelelő redox környezetet biztosíthatnak a szumoilációs enzimek működéséhez [22] .

Jelenleg a PML-testeket a veleszületett immunitás részének tekintik , amely védelmet nyújt a vírusfertőzések ellen. A vírusfertőzések során a vírusgenomok és fehérjék gyakran felhalmozódnak a PML-testekben. Sok olyan DNS-vírus esetében, amelyek genomja a sejtmagban replikálódik, mint például az 1-es típusú humán citomegalovírus vagy a herpes simplex vírus , genomja a PML-testekhez kötődik, amint belép a sejtmagba. A PML-testekben a genomok epigenetikai elnémításon mennek keresztül , ami elnyomja a fertőzés kialakulását. A PML testfehérjék, mint például a PML, DAXX, SP100 és ATRX részt vesznek a vírusfertőzések visszaszorításában . A Varicella zoster vírus replikációját a PML-testek más mechanizmussal gátolják. Ha ezzel a vírussal fertőződnek meg, a megnagyobbodott PML testek befogják az újonnan összeállított vírusnukleokapszidokat a PML fehérje speciális izoformájának az ORF23 kapszid fehérjével való kölcsönhatása miatt, ami megakadályozza a vírusrészecskék felszabadulását a sejtmagból . A PML-testek az adenovírus , a papillomavírus és a parvovírus replikációját is blokkolják . Ezenkívül befolyásolják egyes citoplazmatikus RNS-vírusok életciklusát . Például HIV - 1 és más retrovírusok fertőzése esetén a PML-testek a jelentések szerint gyorsan eljutnak a sejtmagból a citoplazmába, ami befolyásolja a vírus életciklusát a citoplazmában. Megállapították, hogy a PML-testek reverz transzkripció szintjén befolyásolják a retrovírusok életciklusát , bár ennek a jelenségnek a specifikus molekuláris mechanizmusa nem tisztázott [3] .

A specifikus vírusfehérjék elpusztíthatják a PML-testeket, és elősegíthetik a vírusfertőzést. Az alábbi táblázat felsorolja azokat a vírusfehérjéket, amelyek ismert mechanizmussal lebontják a PML-testeket [23] .

A PML-testek közvetlenül kapcsolódnak a veleszületett immunrendszerhez. Így az interferon kezelés fokozza a PML testfehérjék, például a PML és az SP100 expresszióját, és fokozza vírusellenes tulajdonságaikat. A PML hiánya az interferonok vírusfertőzések elleni védekezési képességének csökkenéséhez vezet. A PML-testek más citokinekkel is kapcsolatban állnak . Például azokban a sejtekben, amelyekben nincs PML, csökkent az interleukin 1β és interleukin 6 gyulladást elősegítő citokinek expressziója [3] .

Klinikai jelentősége

Mivel a PML-testek számos tumor-elnyomó sejtfolyamatban vesznek részt, ezek elpusztítása olyan rákos megbetegedések hátterében áll , mint az akut promyelocyta leukémia (APL). Amint fentebb említettük, a PML testek elpusztulása gyakran a PML/RARA kiméra fehérje hatására megy végbe, amely egy PML fehérje, amely az α retinsavreceptorral térhálósodik. Transzkripciós represszorként működik, amely megzavarja a mieloid sejtek normális differenciálódását , és lehetővé teszi az APL sejteknek az önmegújulást. A PML/RARA megzavarja a PML fehérje normál oligomerizációját , ami a PML testek pusztulásához vezet. A PML gén szerkezetének megsértését az APL sejtek 95%-ában mutatják ki [1] . Azt is kimutatták, hogy a PML elvesztése gyakran megfigyelhető különböző szövettani eredetű humán rákos megbetegedések esetén [24] .

2017-ben kimutatták, hogy a PML-testek részt vehetnek olyan neurodegeneratív betegségek kialakulásában , mint például a neuronális intranukleáris hialin zárványbetegség. Az ebben a betegségben szenvedő betegek sejtjeiben megjelenő eozinofil intranukleáris zárványok PML-testekből származnak [25] .

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 di Masi A. , Cilli D. , Berardinelli F. , Talarico A. , Pallavicini I. , Pennisi R. , Leone S. , Antoccia A. , Noguera NI , Lo-Coco F. , Ascenzi P. , Minucci S. , Nervi C. A PML nukleáris test megzavarása rontja a DNS kétszálú törés érzékelését és javítását APL-ben.  (angol)  // Sejthalál és betegség. - 2016. - Kt. 7. - P. e2308. - doi : 10.1038/cddis.2016.115 . — PMID 27468685 .
2. ↑ 1 2 3 The Nucleus, 2011 , p. 247.
3. ↑ 1 2 3 Scherer M. , Stamminger T. Emerging Role of PML Nuclear Bodies in Inte Immune Signaling.  (angol)  // Virológiai folyóirat. - 2016. - Kt. 90, sz. 13 . - P. 5850-5854. - doi : 10.1128/JVI.01979-15 . — PMID 27053550 .
4. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 248-249.
5. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 250-251.
6. ↑ 1 2 Chaly N. , Setterfield G. , Kaplan JG , Brown DL Nukleáris testek egérlépi limfocitákban: II - Cytochemistry and autoradiography during stimulation by concanavalin A.  //  A sejt biológiája. - 1983. - 1. évf. 49, sz. 1 . - P. 35-43. — PMID 6199062 .
7. ↑ 1 2 A Nucleus, 2011 , p. 252.
8. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 249.
9. ↑ Dent AL , Yewdell J. , Puvion-Dutilleul F. , Koken MH , de The H. , Staudt LM LYSP100-asszociált nukleáris tartományok (LANDs): a szubnukleáris struktúrák új osztályának leírása és kapcsolatuk a PML nukleáris testeivel.  (angol)  // Blood. - 1996. - 1. évf. 88, sz. 4 . - P. 1423-1426. — PMID 8695863 .
10. ↑ Gongora C. , David G. , Pintard L. , Tissot C. , Hua TD , Dejean A. , Mechti N. Molecular cloning of a new interferon-induced PML nukleáris test-asszociált fehérje.  (angol)  // The Journal of Biological Chemistry. - 1997. - 1. évf. 272. sz. 31 . - P. 19457-19463. — PMID 9235947 .
11. ↑ Zuber M. , Heyden TS , Lajous-Petter AM Egy humán autoantitest, amely felismeri a nukleáris mátrixhoz kapcsolódó sejtmagfehérjét, amely pontstruktúrákban lokalizálódik.  (angol)  // A sejt biológiája. - 1995. - 1. évf. 85, sz. 1 . - P. 77-86. — PMID 8882521 .
12. ↑ Sternsdorf T. , Jensen K. , Will H. Bizonyíték a PML és Sp100 nukleáris pont-asszociált fehérjék PIC1/SUMO-1 általi kovalens módosítására.  (angol)  // The Journal of Cell Biology. - 1997. - 1. évf. 139. sz. 7 . - P. 1621-1634. — PMID 9412458 .
13. ↑ Maul GG , Yu E. , Ishov AM , Epstein AL A 10-es nukleáris doménnel (ND10) asszociált fehérjék a nukleáris testekben is jelen vannak, és stressz után több száz nukleáris helyre oszlanak újra.  (angol)  // Journal of cellular biochemistry. - 1995. - 1. évf. 59. sz. 4 . - P. 498-513. - doi : 10.1002/jcb.240590410 . — PMID 8749719 .
14. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 252-253.
15. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 251-252.
16. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 253.
17. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 322.
18. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 253-254.
19. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 254.
20. ↑ The Nucleus, 2011 , p. 255-256.
21. ↑ 1 2 A Nucleus, 2011 , p. 256.
22. ↑ Niwa-Kawakita M. , Wu HC , Thé H. , Lallemand-Breitenbach V. PML nukleáris testek, membrán nélküli domének, amelyek ROS-érzékelőként működnek?  (angol)  // Szemináriumok a sejt- és fejlődésbiológiából. - 2017. - doi : 10.1016/j.semcdb.2017.11.007 . — PMID 29157919 .
23. ↑ A funkcionális mag / David P. Bazett-Jones, Graham Dellaire. - Svájc: Springer, 2016. - P. 285. - 513 p. - ISBN 978-3-319-38880-9 . - doi : 10.1007/978-3-319-38882-3 .
24. ↑ Herzer K. , Gerken G. , Hofmann TG Hepatitis C-vel összefüggő májkarcinogenezis: PML nukleáris testek szerepe.  (angol)  // Gasztroenterológiai világlap. - 2014. - Kt. 20, sz. 35 . - P. 12367-12371. doi : 10.3748 / wjg.v20.i35.12367 . — PMID 25253937 .
25. ↑ Nakano Y. , Takahashi-Fujigasaki J. , Sengoku R. , Kanemaru K. , Arai T. , Kanda T. , Murayama S. A PML Nuclear Bodies Are Altered in Adult-Onset Neuronal Intranuclear Hyaline Inclusion Disease.  (angol)  // Journal of neuropathology and experimental neurology. - 2017. - Kt. 76. sz. 7 . - P. 585-594. doi : 10.1093 / jnen/nlx039 . — PMID 28863453 .

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 .

sejtmag
Nukleáris membrán / Nukleáris lamina	Nukleáris pórusok : Nukleoporinok ( NUP35 NUP37 NUP43 NUP50 NUP54 NUP62 NUP85 NUP88 NUP93 NUP98 NUP107 NUP133 NUP153 NUP155 NUP160 NUP188 NUP205 NUP210 NUP214 ) AAAS
nucleolus	Perinucleoláris rekesz ( PTBP1 CUGBP1 ) TCOF Ataxin 7
Egyéb	PML testek Paraspeckles Cajal -test ( GEMIN4 GEMIN5 GEMIN6 GEMIN7 GEMIN8 SMN / SIP1 tekercs ) SMC fehérjék Cohesin ( SMC1A SMC1B SMC3 ) Kondenzin ( NCAPD2 NCAPD3 NCAPG NCAPG2 NCAPH_ NCAPH2 SMC2 SMC4 ) DNS-javítás ( SMC5 SMC6 ) Átmeneti nukleáris fehérjék TNP1 TNP2 Kromatin nukleáris mátrix Nukleoplazma Nucleosol