Параспекл
Клеточный компартмент, обнаруженный в межхроматиновом пространстве ядра
Наложение флуоресцентной микрофотографии (зеленой) на DIC-изображение клетки HeLa, экспрессирующей желтый флуоресцентный белок, слитый с белком параспекл 1 (PSP1): 1. цитоплазма; 2. ядро; 3. ядрышко; 4. параспеклы

В биологии клетки параспекл — это неправильно сформированный компартмент клетки , размером приблизительно 0,2–1 мкм , [1] обнаруженный в межхроматиновом пространстве ядра . [2] Впервые описанный в клетках HeLa , где их обычно 10–30 на ядро, [3] Теперь известно, что параспеклы существуют во всех первичных клетках человека , трансформированных клеточных линиях и тканевых срезах. [4] Их название происходит от их распределения в ядре; «пара» — это сокращение от «параллельный», а «спекл» относится к сплайсинговым спеклам, к которым они всегда находятся в непосредственной близости. [3] Их функция до сих пор не полностью изучена, но считается, что они регулируют экспрессию генов путем секвестрации белков или мРНК с инвертированными повторами в их 3′ НТО. [5] [6]

Структура

Уэст и др. (2016) [7] предполагают, что NEAT1 сворачивается и связывается с белками ядра параспеклов, образуя первые единицы, которые соединяются вместе белками FUS, образуя упорядоченную сферу параспеклов. [8]

Параспеклы организованы в сфероидальные структуры ядро-оболочка; семь белков на каркасе lncRNA NEAT1 (изоформа 23kb, называемая NEAT1_2 или NEAT1v2). [8] В 2016 году Уэст и др. предложили принятую в настоящее время модель для параспеклов. Она была основана на их текущих результатах с использованием микроскопии сверхвысокого разрешения. [7] Их модели утверждают, что каркас NEAT1 _2 сворачивается в V-образную единицу. Многие из этих единиц затем собираются в сфероид ядро-оболочка с помощью белков FUS. Белки ядра SFPQ , NONO и PSPC1 тесно связаны с собранной структурой. Наконец, образуется оболочка, состоящая из частично локализованных белков TDP43. Из-за интегральной природы сборки NEAT1 и параспеклов, считается, что сборка происходит в непосредственной близости от участков транскрипции NEAT1 . [8]

Было отмечено, что Paraspeckles имеют много общего как по свойствам, так и по структуре с цитоплазматическими стрессовыми гранулами , другим типом органелл без мембраны. Этот вывод возник из того факта, что оба содержат общие компоненты белков, [9] становятся более многочисленными при стрессе, по-видимому, функционируют посредством секвестрации других белков и оба имеют различные области ядра или оболочки с предсказуемо 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 мотивы распознавания РНК (RRM) [3] , и при отсутствии транскрипции РНК-полимеразы II параспекл исчезает, а все его ассоциированные сторонники образуют полумесяцеобразный перинуклеолярный колпачок в ядрышке. Это явление демонстрируется во время клеточного цикла. В клеточном цикле параспеклы присутствуют во время интерфазы и во время всего митоза, за исключением телофазы , потому что, когда образуются два дочерних ядра, нет транскрипции РНК Pol II, поэтому белковые компоненты вместо этого образуют перинуклеолярный колпачок. Паттерны локализации также были продублированы в экспериментах с использованием препаратов, ингибирующих транскрипцию . [4]

Функция

Роль Paraspeckle пока еще не полностью изучена. Было высказано предположение, что активность NONO (он же p54nrb), белкового компонента, зависит от его локализации в ядре. [4] Таким образом, одним из объяснений функции Paraspeckle является то, что он обеспечивает упорядоченную локализацию своих белков-компонентов и тем самым помогает направлять их активность. В свою очередь, считается, что это дает Paraspeckle регуляторную функцию над транскрипцией . [10] Кроме того, метаанализ Fox et al. (2018) [9] связывает регуляцию Paraspeckle с его способностью изолировать или красть компоненты белков и РНК . Это приводит к истощению других ядерных компартментов. Текущие исследования функции Paraspeckle в основном направлены на роль нескольких его компонентов, чтобы указать на более широкое клеточное использование, эта страница в основном фокусируется на роли белков Paraspeckle и NEAT1.

Физиологический

Главное понимание их физиологической функции заключается в их местоположении. Выдающиеся параспеклы обнаруживаются только в субпопуляции клеток в тканях мышей, например, в лютеиновых клетках или клетках на кончике эпителия кишечника . [9] Таким образом, на основании местоположения считается, что параспеклы играют роль в регуляции рака, воспроизводстве и вирусном контроле.

Одним из направлений исследований была роль Paraspeckle в сценариях рака и клеточного стресса. Wang, Z, Li K, Huang, W (2019), [11] отмечают, что количество NEAT1 и, следовательно, Paraspeckles увеличивается при опухолях пищеварительной системы и раке дыхательных путей. Кроме того, 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 нераковыми заболеваниями, такими как нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Паркинсона или болезнь Альцгеймера . [11] Однако функция NEAT1 и Paraspeckles не всегда положительна, было доказано, что они усиливают злокачественность и стволовость опухолей молочной железы, увеличивая экспрессию гена WNT4 . [4]

NEAT1 также влияет на вероятность беременности и фертильности, особенно у самок млекопитающих , чьи лютеиновые клетки регулируются Paraspeckles. [10] Это может привести к порокам развития или потенциальному отсутствию формирования желтого тела , что приводит к бесплодию, меньшему количеству пометов и меньшему количеству жизнеспособных беременностей. В исследовании Chai Y, Liu J, Zhang Z, Liu L (2016) [9] у мышей с нокаутом (без NEAT1) наблюдались сбои в пролиферации эпителиальных клеток, из-за чего у матерей наблюдалась плохая лактация и еще больше снижалась выживаемость помета. Интересно, что эти мыши с нокаутом демонстрируют стохастический эффект; желтое тело будет формироваться у некоторых, но не у всех. [9] Это подтверждает тот факт, что Paraspeckles индуцируются клеточным стрессом и что экологические триггеры оказывают влияние.

С точки зрения вируса уровни NEAT1 оказывают заметное влияние на инфекции внутри клеток, вызванные многими различными РНК-вирусами, включая японский энцефалит , бешенство , [11] ВИЧ , [11] [12] грипп , [13] и Хантаан , [14], а также вирус простого герпеса, кодируемый ДНК . [15] Ван, З., Ли К., Хуан, В. (2019) [11] предполагают, что NEAT1_2/Paraspeckles действует как стимулятор защиты клеток, запуская и помогая механизму клеточной защиты.

Молекулярный

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

Одним из аспектов молекулярной функции является способность Paraspeckle изолировать другие молекулы, влияющие на транскрипцию. Это осуществляется 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 показано, что он также регулирует экспрессию генов. Это делается путем привлечения факторов транскрипции , их изоляции от промоторов генов и в конечном итоге изменения транскрипции. [5] [16] [17] Кроме того, Ван, З., Ли К., Хуан, В. (2019) [11] утверждают, что NEAT1 может регулировать экспрессию, связываясь с РНК-связывающими белками, что регулирует события сплайсинга РНК и может манипулировать стабильностью белков. Другая форма молекулярной изоляции осуществляется через NONO и SFPQ, оба белка могут связываться с двухцепочечной РНК, которая образовалась в результате транскрибированных инвертированных повторных мотивов. [9]

Другим аспектом молекулярной функции является локализация белков Paraspeckle NEAT1 для управления их активностью. В исследовании Хироуз, Т. и др. (2014), [6] когда уровни NEAT1_2 увеличиваются, Paraspeckles удлиняются. Это, в свою очередь, не только увеличивает длину Paraspeckle, но и потребность в большем количестве белков Paraspeckle для построения третичных структур, необходимых для правильного функционирования. Это снижает доступность нуклеоплазматических белков. В их исследовании было отмечено, что это влияет на роль свободных белков Paraspeckle, таких как SFPQ , который обычно подавляет IL-8, иммуночувствительный ген, или может активировать ген ADARB2 . Таким образом, регуляцией генов можно манипулировать не только путем секвестрации несоставных белков, но и составных белков Paraspeckle.

Состав параспекла

Взято из таблицы в Paraspeckles: Where Long Noncoding RNA Meets Phase Separation [9]
Имя генаЗначение в образовании параспекловПрионоподобный домен (а)Мутация БАС (б)Разделительная линия между фазами жидкость-жидкость (c)Зона параспекла (d)
БЕЛКИ ПАРАСПЕКЛА
AHDC1НеобязательныйНет
AKAP8LНеобязательныйДа
CELF6й (д)Нет
CIRBPНеобязательныйНет
CPSF5НеобязательныйНет
CPSF6НеобязательныйНет
CPSF7ВажныйНет
DAZAP1СущественныйДа
DLX3йДа
EWSR1НеобязательныйДаДа
ФАМ98АВажныйДа
ФИГНВажныйДа
ФУССущественныйДаДаДаОсновной
HNRNPA1ВажныйДаДаДа
HNRNPA1L2йДа
HNRNPFйНет
HNRNPH1йДа
HNRNPH3СущественныйДа
HNRNPKСущественныйНет
HNRNPRВажныйДа
HNRNPUL1ВажныйДа
МЕКС3АйНет
НЕТ НЕТСущественныйДаОсновной
PCED1AВажныйНет
PSPC1НеобязательныйДаОсновной
РБМ3НеобязательныйДа
РБМ4БНеобязательныйНет
РБМ7НеобязательныйНет
РБМ12ВажныйДа
РБМ14СущественныйДаДаПластырь
RBMXНеобязательныйНет
RUNX3НеобязательныйДа
SFPQСущественныйДаДаОсновной
SMARCA4 (BRG1)СущественныйНетПластырь
SRSF10ВажныйНет
СС18Л1йДаДа
TAF14ВажныйДаДа
TDP43йДаДаОболочка
UBAP2LНеобязательныйДа
ZC3HGНеобязательныйДа
РНК ПАРАСПЕКЛ
НЕАТ1СущественныйН/Д (д)5' + 3' Оболочка, среднее ядро
РНК, содержащие IRНеобязательныйН/Д
РНК, богатые AGНеобязательныйН/ДОболочка
(а) Тип домена низкой сложности, богатого полярными и малыми аминокислотами (Gly, Ala, Ser, Pro, Asn, Gln, Tyr), участвующего в формировании фибриллярных агрегатов более высокого порядка.

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

(c) Разделение компонентов молекулярных смесей на отдельные расслоенные фазы (например, масло и вода). В клетке многие органеллы без мембран демонстрируют жидкостное поведение, предполагающее, что они являются расслоенными жидкостями

(d) Зоны параспеклов относятся к сверхвысокоразрешающим изображениям параспеклов

(e) Сокращения: nd — не определено; N/A — не применимо.

Ссылки

  1. ^ Fox A (2007-03-07). "Paraspeckle Size" (Интервью). Интервью взято Sundby R. Электронная переписка.
  2. ^ ab Fox AH, Lam YW, Leung AK, Lyon CE, Andersen J, Mann M, Lamond AI (январь 2002 г.). «Paraspeckles: a novel nuclear domain». Current Biology . 12 (1): 13– 25. Bibcode : 2002CBio...12...13F. doi : 10.1016/S0960-9822(01)00632-7 . PMID  11790299.
  3. ^ abc Fox A, Bickmore W (2004). "Ядерные компартменты: параспеклы". Архивировано из оригинала 2 мая 2006 года . Получено 6 марта 2007 года .
  4. ^ abcd Fox AH, Bond CS, Lamond AI (ноябрь 2005 г.). «P54nrb образует гетеродимер с PSP1, который локализуется в параспеклах РНК-зависимым образом». Молекулярная биология клетки . 16 (11): 5304– 15. doi :10.1091/mbc.E05-06-0587. PMC 1266428. PMID  16148043. 
  5. ^ ab Имамура К, Имамачи Н, Акизуки Г, Кумакура М, Кавагучи А, Нагата К и др. (февраль 2014 г.). «Длинная некодирующая РНК NEAT1-зависимая перестановка SFPQ из промоутерной области в параспекл опосредует экспрессию IL8 при иммунных стимулах». Molecular Cell . 53 (3): 393– 406. doi : 10.1016/j.molcel.2014.06.013 . PMID  24507715.
  6. ^ ab Хиросе Т., Вирнички Г., Танигава А., Наганума Т., Ли Р., Кимура Х. и др. (январь 2014 г.). «Длинная некодирующая РНК NEAT1 регулирует транскрипцию посредством секвестрации белка в субъядерных тельцах». Молекулярная биология клетки . 25 (1): 169–83 . doi :10.1091/mbc.e13-09-0558. ПМЦ 3873887 . ПМИД  24173718. 
  7. ^ ab West JA, Mito M, Kurosaka S, Takumi T, Tanegashima C, Chujo T и др. (сентябрь 2016 г.). «Структурный микроскопический анализ организации параспекловых ядерных телец с помощью сверхвысокого разрешения». Журнал клеточной биологии . 214 (7): 817–30 . doi : 10.1083/jcb.201601071 . PMC 5037409. PMID  27646274 . 
  8. ^ abc Hu SB, Yao RW, Chen LL (сентябрь 2016 г.). «Проливаем свет на структуру параспеклов с помощью микроскопии сверхвысокого разрешения». Журнал клеточной биологии . 214 (7): 789– 91. doi :10.1083/jcb.201609008. PMC 5037413. PMID  27646270 . 
  9. ^ abcdefgh Fox AH, Nakagawa S, Hirose T, Bond CS (февраль 2018 г.). «Paraspeckles: Where Long Noncoding RNA Meets Phase Separation» (PDF) . Trends in Biochemical Sciences . 43 (2): 124– 135. doi :10.1016/j.tibs.2017.12.001. PMID  29289458.
  10. ^ ab Schuldt A (февраль 2002 г.). "Протеомика ядрышка". Nature Cell Biology . 4 (2): E35. doi : 10.1038/ncb0202-e35 . PMID  11835055. S2CID  12179853.
  11. ^ abcdefg Ван З, Ли К, Хуан В (март 2020 г.). «Длинная некодирующая РНК NEAT1-центрическая регуляция генов». Клеточные и молекулярные науки о жизни . 77 (19): 3769– 3779. doi :10.1007/s00018-020-03503-0. PMC 11104955. PMID 32219465.  S2CID 214647692  . 
  12. ^ Пискунова Е., Политарчу С., Торнтон Дж.Э., ЛаПьер Р.Дж., Потулакис С., Хаган Дж.П. и др. (ноябрь 2011 г.). «Lin28A и Lin28B ингибируют биогенез микроРНК let-7 с помощью разных механизмов». Клетка . 147 (5): 1066–79 . doi :10.1016/j.cell.2011.10.039. ПМК 3227872 . ПМИД  22118463. 
  13. ^ Llères D, Denegri M, Biggiogera M, Ajuh P, Lamond AI (июнь 2010 г.). «Прямое взаимодействие между белками hnRNP-M и CDC5L/PLRG1 влияет на выбор альтернативного сайта сплайсинга». EMBO Reports . 11 (6): 445–51 . doi :10.1038/embor.2010.64. PMC 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 посредством губчатого miR-506 при высокодифференцированном серозном раке яичников». Cell Death & Disease . 9 (9): 861. doi :10.1038/s41419-018-0908-z. PMC 6113267 . PMID  30154460. 
  15. ^ Ван З, Ли К, Ван Х, Хуан В (май 2019). «MiR-155-5p модулирует репликацию HSV-1 посредством эпигенетической регуляции экспрессии гена SRSF2». Эпигенетика . 14 (5): 494– 503. doi :10.1080/15592294.2019.1600388. PMC 6557561. PMID  30950329 . 
  16. ^ Wang Z, Fan P, Zhao Y, Zhang S, Lu J, Xie W и др. (март 2017 г.). «NEAT1 модулирует репликацию вируса простого герпеса-1, регулируя транскрипцию вирусных генов». Cellular and Molecular Life Sciences . 74 (6): 1117– 1131. doi :10.1007/s00018-016-2398-4. PMC 5309293 . PMID  27783096. 
  17. ^ Wang Z, Zhao Y, Xu N, Zhang S, Wang S, Mao Y и др. (август 2019 г.). «NEAT1 регулирует клиренс Aβ нейроглиальных клеток посредством эпигенетической регуляции экспрессии генов, связанных с эндоцитозом». Cellular and Molecular Life Sciences . 76 (15): 3005– 3018. doi :10.1007/s00018-019-03074-9. PMC 6647258 . PMID  31006037. 
  • Страница «Ядерные компартменты: параспекл» в базе данных ядерных белков, написанная доктором Арчей Фокс и доктором Венди Бикмор, содержит информационный листок и ссылки на информацию о компонентах параспекл.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Paraspeckle&oldid=1260961268"