Параспек - Paraspeckle

Наложение флуоресцентной микрофотографии (зеленый) на DIC-изображение клетки HeLa, экспрессирующей желтый флуоресцентный белок слияния параспекльного белка 1 (PSP1): 1. цитоплазма; 2. ядро; 3. ядрышко; 4. параспеклы

В клеточная биология, а Параспек представляет собой отсек неправильной формы клетка, примерно 0,2-1 мкм по размеру,[1] найдено в ядро ' межхроматин Космос.[2] Впервые задокументировано в HeLa клетки, где обычно 10-30 на ядро,[3] В настоящее время известно, что параспеклы также присутствуют во всех первичных клетках человека, трансформированных клеточных линиях и срезах тканей.[4] Их название происходит от их распределения в ядре; «пара» - это сокращение от «параллель», а «спекл» относится к спеклам сращивания, к которым они всегда находятся в непосредственной близости.[3] Их функция до сих пор полностью не изучена, но считается, что они регулируют экспрессию генов путем секвестрации белков или мРНК с инвертированными повторами в их 3 'UTR.[5][6]

Структура

West et al. (2016)[7] предполагают, что NEAT1 свернут и связан с белками ядра парапекл, чтобы сначала сформировать единицы, которые соединяются вместе с помощью белков FUS, чтобы сформировать упорядоченную сферу параспекла.[8]

Параспеклы организованы в сфероидальные структуры ядро-оболочка; семь белков на каркасе из днРНК NEAT1 (изоформа размером 23 КБ называется NEAT1_2 или NEAT1v2).[8] В 2016 году West et al. предложил принятую в настоящее время модель Paraspeckles. Это было основано на их текущих результатах с использованием микроскопии сверхвысокого разрешения.[7] Их модели утверждают, что NEAT1 _2 леса складываются в V-образный блок. Многие из этих единиц затем собираются в сфероид ядро-оболочка белками FUS. Основные белки SFPQ, НЕТ НЕТ и PSPC1 плотно связаны с собранной структурой. Наконец, образуется оболочка, состоящая из частично локализованных белков TDP43. Из-за того, что NEAT1 является неотъемлемой частью сборки парашютов, считается, что сборка происходит в непосредственной близости от NEAT1 сайты транскрипции.[8]

Было отмечено, что параспеклы имеют много общего как по характеристикам, так и по структуре с цитоплазматическими. стрессовые гранулы, еще один тип безмембранных органелл. Этот вывод возник из того факта, что оба содержат общие составляющие белки,[9] становятся более многочисленными при стрессе, по-видимому, функционируют за счет секвестрации других белков, и оба имеют отдельные области ядра или оболочки с предсказуемыми локализованными молекулами.[9]

Локализация

Параспеклы - это динамические структуры, которые изменяются в ответ на изменения клеточной метаболической активности. Они зависят от транскрипции.[2] Все пять предложенных белковых компонентов имеют РНК мотивы распознавания (RRM)[3] и, в отсутствие РНК-полимераза II транскрипция Параспекл исчезает, и все связанные с ним сторонники образуют в ядрышке перинуклеолярный колпачок серповидной формы. Это явление демонстрируется во время клеточного цикла. В клеточном цикле Параспекли присутствуют во время межфазный и в течение всего митоз кроме телофаза потому что, когда образуются два дочерних ядра, транскрипция РНК Pol II отсутствует, поэтому белковые компоненты вместо этого образуют перинуклеолярный колпачок. Паттерны локализации также дублировались в экспериментах с использованием транскрипции. подавление наркотики.[4]

Функция

Роль Paraspeckle пока полностью не изучена. Было высказано предположение, что активность NONO (он же p54nrb), белкового компонента, зависит от его локализации в ядре.[4] Таким образом, одно из объяснений функции Paraspeckle состоит в том, что он обеспечивает упорядоченную локализацию составляющих его белков и тем самым помогает управлять их активностью. В свою очередь, считается, что это дает Paraspeckle регулирующую функцию над транскрипция.[10] Кроме того, метаанализ Fox et al. (2018)[9] связывает регуляцию Paraspeckle с его способностью связывать или красть составляющие белки и РНК. Это приводит к истощению других ядерных отсеков. Текущее исследование функции Paraspeckle в основном нацелено на роль нескольких из его компонентов, чтобы указать на более широкое использование клеток, эта страница в основном фокусируется на роли белков Paraspeckle и NEAT1.

Физиологический

Основное понимание их физиологической функции - это их местонахождение. Выраженные Paraspeckles обнаруживаются только в субпопуляции клеток в тканях мышей, например лютеиновые клетки или клетки на кончике кишечника эпителий.[9] Следовательно, в зависимости от местоположения считается, что параспеклы играют роль в регуляции рака, размножении и борьбе с вирусами.

В центре внимания была роль Paraspeckle в сценариях рака и клеточного стресса. Ван, З., Ли К., Хуанг, В. (2019),[11] записано, что количество NEAT1 и, следовательно, Paraspeckles увеличивается при опухолях пищеварительной системы и раке дыхательных путей. Кроме того, эта экспрессия NEAT1 связана с размером опухоли, стадией рака, способностью к распространению и общей выживаемостью пациента. В то время как неспособность регулировать выработку NEAT1 была связана с незлокачественными заболеваниями, такими как нейродегенеративные заболевания, такие как Болезнь Паркинсона или же Болезнь Альцгеймера.[11] Однако функция NEAT1 и Paraspeckles не всегда положительна, было доказано, что они усиливают злокачественная опухоль и жесткость опухолей молочной железы за счет увеличения экспрессии Ген WNT4.[4]

NEAT1 также влияет на шансы на беременность и фертильность, особенно у женщин. млекопитающие чьи лютеиновые клетки регулируются Paraspeckles.[10] Это может вызвать уродство или возможное отсутствие образования желтое тело что приводит к бесплодию, меньшему количеству пометов и менее успешным беременностям. В исследовании Chai Y, Liu J, Zhang Z, Liu L (2016),[9] У мышей с нокаутом (без NEAT1) наблюдались нарушения пролиферации эпителиальных клеток, что приводило к снижению лактации у матерей и еще большему снижению выживаемости помета. Интересно, что эти «нокаутные» мыши демонстрируют стохастический эффект; желтое тело образуется у некоторых, но не у всех.[9] Это подтверждает тот факт, что параспеклы индуцируются клеточным стрессом и что на них влияют триггеры окружающей среды.

С вирусной точки зрения уровни NEAT1 оказывают заметное влияние на инфицирование клеток множеством различных РНК-вирусов, включая японский энцефалит, бешенство,[11] ВИЧ,[11][12] грипп,[13] и Хантаан,[14] а также закодированные ДНК Вирус простого герпеса.[15] Ван, З., Ли К., Хуанг, В. (2019)[11] предполагают, что NEAT1_2 / Paraspeckles действуют как промотор, запускающий клеточную защиту и помогающий механизму клеточной защиты.

Молекулярный

С молекулярной точки зрения на этой странице исследуется функция Paraspeckle через NEAT1, NONO (p45nrb) и SFPQ (PSF).

Одним из аспектов молекулярной функции является способность Paraspeckle связывать другие молекулы, влияющие на транскрипцию. Это делается как NEAT1, так и некоторыми составляющими белками. NEAT1 в первую очередь отвечает за архитектуру Paraspeckle и обеспечивает стабильность белковых компонентов.[11] Тем не менее, было также показано, что он регулирует экспрессию генов. Это делается путем набора факторы транскрипции, изолировав их от промоторы генов и, в конечном итоге, изменение транскрипции.[5][16][17] Кроме того, Wang, Z, Li K, Huang, W (2019)[11] заявляют, что NEAT1 может регулировать экспрессию, связываясь с РНК-связывающие белки это регулирует События сплайсинга РНК и может управлять стабильностью белков. Другая форма секвестрирования молекул - через NONO и SFPQ, оба белка могут связываться с двухцепочечной РНК, которая образовалась в результате транскрибирования инвертированных повторяющихся мотивов.[9]

Другой аспект молекулярной функции - это локализация в NEAT1 белков Paraspeckle для управления их активностью. В исследовании Hirose, T. et al. (2014),[6] когда уровень NEAT1_2 увеличивается, Параспеклы удлиняются. Это, в свою очередь, увеличивает не только длину параспеклов, но и потребность в большем количестве белков параспеклов для создания третичных структур, необходимых для правильного функционирования. Это снижает нуклеоплазматический доступность белка. В их исследовании было отмечено, что это влияет на роль свободных белков Paraspeckle, таких как SFPQ который обычно репрессирует IL-8, иммунно-чувствительный ген, или может активировать ADARB2 ген. Таким образом, регуляцией генов можно манипулировать не только через секвестирование не составляющих белков, но также и белков, составляющих параспеклы.

Состав Paraspeckle

Из таблицы в Paraspeckles: где длинная некодирующая РНК встречается с разделением фаз[9]
Имя ГенаВажность образования параспекловПрионоподобный домен(а)Мутация БАС(б)Линия разделения жидкой фазы(c)Зона параспеклов(г)
ПАРАСПЕКЛЬНЫЕ БЕЛКИ
AHDC1НезаменимыйНет
AKAP8LНезаменимыйда
CELF6нет данных(е)Нет
CIRBPНезаменимыйНет
CPSF5НезаменимыйНет
CPSF6НезаменимыйНет
CPSF7ВажныйНет
DAZAP1Существенныйда
DLX3нет данныхда
EWSR1Незаменимыйдада
FAM98AВажныйда
FIGNВажныйда
FUSСущественныйдададаОсновной
HNRNPA1Важныйдадада
HNRNPA1L2нет данныхда
HNRNPFнет данныхНет
HNRNPH1нет данныхда
HNRNPH3Существенныйда
ГНРНПКСущественныйНет
HNRNPRВажныйда
HNRNPUL1Важныйда
MEX3Aнет данныхНет
НЕТ НЕТСущественныйдаОсновной
PCED1AВажныйНет
PSPC1НезаменимыйдаОсновной
RBM3Незаменимыйда
RBM4BНезаменимыйНет
RBM7НезаменимыйНет
RBM12Важныйда
RBM14СущественныйдадаПластырь
RBMXНезаменимыйНет
RUNX3Незаменимыйда
SFPQСущественныйдадаОсновной
SMARCA4 (BRG1)СущественныйНетПластырь
SRSF10ВажныйНет
SS18L1нет данныхдада
TAF14Важныйдада
TDP43нет данныхдадаРакушка
UBAP2LНезаменимыйда
ZC3HGНезаменимыйда
ПАРАСПЕКЛЬНЫЕ РНК
NEAT1СущественныйНет данных(е)5 '+ 3' Оболочка, средняя сердцевина
IR-содержащие РНКНезаменимыйНет данных
Богатые AG РНКНезаменимыйНет данныхРакушка
(а) Тип домена низкой сложности, богатый полярными и небольшими аминокислотами (Gly, Ala, Ser, Pro, Asn, Gln, Tyr), участвующий в формировании фибриллярных агрегатов более высокого порядка

(b) Боковой амиотрофический склероз, также известный как болезнь двигательных нейронов.

(c) Разделение компонентов молекулярных смесей на отдельные расслоенные фазы (например, масло и воду). В клетке многие безмембранные органеллы демонстрируют жидкое поведение, что позволяет предположить, что они представляют собой расслоенные жидкости.

(d) Зоны параспеклов относятся к сверхвысокому разрешению изображений параспеков.

(e) Сокращения: н.о., не определено; N / A, не применимо

Рекомендации

  1. ^ Фокс А (2007-03-07). «Размер параспекла» (Интервью). Беседовал Сундби Р. Переписка по электронной почте.
  2. ^ а б Фокс А.Х., Лам Ю.В., Леунг А.К., Лион CE, Андерсен Дж., Манн М., Ламонд А.И. (январь 2002 г.). «Параспеклы: новая ядерная область». Текущая биология. 12 (1): 13–25. Дои:10.1016 / S0960-9822 (01) 00632-7. PMID  11790299. Архивировано из оригинал на 2012-12-08.
  3. ^ а б c Фокс А., Бикмор В. (2004). «Ядерные отсеки: Парашюты». Архивировано из оригинал 2 мая 2006 г.. Получено 6 марта 2007.
  4. ^ а б c d Фокс А.Х., Бонд С.С., Ламонд А.И. (ноябрь 2005 г.). «P54nrb образует гетеродимер с PSP1, который локализуется в параспеклах РНК-зависимым образом». Молекулярная биология клетки. 16 (11): 5304–15. Дои:10.1091 / mbc.E05-06-0587. ЧВК  1266428. PMID  16148043.
  5. ^ а б Имамура К., Имамачи Н., Акизуки Г., Кумакура М., Кавагути А., Нагата К. и др. (Февраль 2014). «Длинное некодирующее РНК NEAT1-зависимое перемещение SFPQ из промоторной области в параспекл опосредует экспрессию IL8 при иммунных стимулах». Молекулярная клетка. 53 (3): 393–406. Дои:10.1016 / j.molcel.2014.06.013. PMID  24507715.
  6. ^ а б Хиросе Т., Вирнички Дж., Танигава А., Наганума Т., Ли Р., Кимура Х. и др. (Январь 2014). «Длинная некодирующая РНК NEAT1 регулирует транскрипцию посредством секвестрации белка в субядерных телах». Молекулярная биология клетки. 25 (1): 169–83. Дои:10.1091 / mbc.e13-09-0558. ЧВК  3873887. PMID  24173718.
  7. ^ а б West JA, Mito M, Kurosaka S, Takumi T., Tanegashima C, Chujo T. и др. (Сентябрь 2016 г.). «Структурный микроскопии сверхвысокого разрешения организации параспекловых ядерных тел». Журнал клеточной биологии. 214 (7): 817–30. Дои:10.1083 / jcb.201601071. ЧВК  5037409. PMID  27646274.
  8. ^ а б c Ху С.Б., Яо Р.В., Чен Л.Л. (сентябрь 2016 г.). "Пролить свет на структуру параспеклов с помощью микроскопии сверхвысокого разрешения". Журнал клеточной биологии. 214 (7): 789–91. Дои:10.1083 / jcb.201609008. ЧВК  5037413. PMID  27646270.
  9. ^ а б c d е ж грамм час Fox AH, Nakagawa S, Hirose T, Bond CS (февраль 2018 г.). «Параспеклы: там, где длинная некодирующая РНК встречает фазовое разделение» (PDF). Тенденции в биохимических науках. 43 (2): 124–135. Дои:10.1016 / j.tibs.2017.12.001. PMID  29289458.
  10. ^ а б Шульдт А. (февраль 2002 г.). «Протеомика ядрышка». Природа клеточной биологии. 4 (2): E35. Дои:10.1038 / ncb0202-e35. PMID  11835055. S2CID  12179853.
  11. ^ а б c d е ж грамм Ван З, Ли К., Хуанг В. (март 2020 г.). «Длинная некодирующая РНК NEAT1-центрическая регуляция гена». Клеточные и молекулярные науки о жизни. Дои:10.1007 / s00018-020-03503-0. PMID  32219465. S2CID  214647692.
  12. ^ Пискунова Э., Политарху С., Торнтон Дж. Э., Лапьер Р. Дж., Поулакис С., Хаган Дж. П. и др. (Ноябрь 2011 г.). «Lin28A и Lin28B ингибируют биогенез микроРНК let-7 с помощью различных механизмов». Клетка. 147 (5): 1066–79. Дои:10.1016 / j.cell.2011.10.039. ЧВК  3227872. PMID  22118463.
  13. ^ Ллер Д., Денегри М., Бигджогера М., Аджу П., Ламонд А.И. (июнь 2010 г.). «Прямое взаимодействие между hnRNP-M и белками CDC5L / PLRG1 влияет на выбор альтернативного сайта сплайсинга». EMBO отчеты. 11 (6): 445–51. Дои:10.1038 / embor.2010.64. ЧВК  2892320. PMID  20467437.
  14. ^ Yong W, Yu D, Jun Z, Yachen D, Weiwei W, Midie X и др. (Август 2018 г.). «Длинная некодирующая РНК NEAT1, регулируемая LIN28B, способствует пролиферации и миграции клеток за счет размягчения miR-506 при тяжелом серозном раке яичников». Смерть и болезнь клеток. 9 (9): 861. Дои:10.1038 / s41419-018-0908-z. ЧВК  6113267. PMID  30154460.
  15. ^ Ван З, Ли К., Ван Х, Хуанг В. (май 2019 г.). «MiR-155-5p модулирует репликацию HSV-1 посредством эпигенетической регуляции экспрессии гена SRSF2». Эпигенетика. 14 (5): 494–503. Дои:10.1080/15592294.2019.1600388. ЧВК  6557561. PMID  30950329.
  16. ^ Ван З, Фан П, Чжао Й, Чжан С., Лу Дж, Се В. и др. (Март 2017 г.). «NEAT1 модулирует репликацию вируса простого герпеса-1, регулируя транскрипцию вирусного гена». Клеточные и молекулярные науки о жизни. 74 (6): 1117–1131. Дои:10.1007 / s00018-016-2398-4. ЧВК  5309293. PMID  27783096.
  17. ^ Ван З, Чжао Й, Сюй Н, Чжан С., Ван С., Мао И и др. (Август 2019 г.). «NEAT1 регулирует нейроглиальные клетки, опосредующие клиренс Aβ, посредством эпигенетической регуляции экспрессии генов, связанных с эндоцитозом». Клеточные и молекулярные науки о жизни. 76 (15): 3005–3018. Дои:10.1007 / s00018-019-03074-9. ЧВК  6647258. PMID  31006037.

внешняя ссылка

  • В Ядерные отсеки: Paraspeckle Страница базы данных ядерных белков, написанная доктором Арчей Фокс и доктором Венди Бикмор, содержит информационный бюллетень и ссылки на информацию о компонентах параспекла.