(nedostupný odkaz)
Nukleolin ( anglicky Nucleolin, NCL ) je protein nacházející se ve vyšších eukaryotech ( zvířata , rostliny a kvasinky ) [1] . U lidí je kódován genem NCL [ 2] [3] umístěným na 2. chromozomu v lokusu 2q37.1.
Nukleolin je jedním z nejčastěji se vyskytujících nukleolárních proteinů. Podílí se na tvorbě ribozomů , ale také vykonává funkce, které přímo nesouvisejí s jadérkem a biogenezí ribozomů, které se v něm vyskytují. Schopnost nukleolinu účastnit se mnoha buněčných procesů je dána jeho strukturní organizací a schopností interagovat s mnoha proteiny a také nukleovými kyselinami . Nukleolin hraje roli při vzniku různých virových infekcí a také při výskytu rakoviny , působí jako onkogen .
Lidský gen NCL se nachází na chromozomu 2 v lokusu a skládá se ze 14 exonů a 13 intronů o celkové velikosti asi 11 kilobází . 11. intron genu NCL kóduje malou nukleolární RNA U20 [4] .
Mechanismy regulace exprese nukleolinového genu jsou málo pochopeny. V mononukleárních buňkách periferní krve ošetřených forbolesterem byla zvýšena hladina NCL mRNA pod vlivem proteinkinázy ERK . Na post-transkripční úrovni HuR interaguje s 3'-nepřeloženou oblastí NCL mRNA a zvyšuje její translaci , zatímco miR-494 mikroRNA soutěží s HuR a potlačuje translaci. Exprese nukleolinu je také regulována mikroRNA miR-194 a miR-206 [5] . Na posttranslační úrovni lze počet molekul tohoto proteinu regulovat proteolýzou [6] .
Geny kódující nukleolin se nacházejí u všech zvířat , rostlin a kvasinek . U většiny zvířat, včetně lidí, myší a křečků , je jeden nukleolinový gen na haploidní genom . Tetraploidní organismy jako kapr Cyprinus carpio a žába Xenopus laevis však mají pro tento protein až tři geny. Kvasinky mají také jeden nukleolinový gen: NSR1 v Saccharomyces cerevisiae a GAR2 v Schizosaccharomyces pombe . Naproti tomu rostliny mají alespoň dva nukleolinové geny na genom. Struktura tohoto proteinu se v průběhu evoluce ukázala jako vysoce konzervovaná [1] .
Nukleolin byl identifikován v roce 1973 Orrickem a kolegy v krysích buněčných extraktech a původně byl pojmenován C23 kvůli své pohyblivosti ve 2D elektroforézním gelu . Ačkoli předpokládaná hmotnost nukleolinu byla 77 kDa , ukázalo se, že tento protein má hmotnost 100-110 kDa. Později byl tento rozpor vysvětlen složením aminokyselin N-terminální domény [1] .
Nukleolin má tři klíčové strukturální domény: N-terminální, centrální a C-terminální . N-koncová doména obsahuje přibližně 300 aminokyselinových zbytků. Obsahuje vysoce nabité repetice kyselých aminokyselin glutamátu a aspartátu , které jsou odděleny řadami bazických aminokyselin. Počet opakování se liší v závislosti na druhu. Kvůli kyselým aminokyselinám je izoelektrický bod této oblasti relativně nízký na 5,5. Navíc N-terminální repetice kyselých aminokyselin poskytují argyrofilní vlastnosti nukleolinu. Významnou korelaci mezi intenzitou barvení jadérka stříbrem a rychlostí pre-ribozomální biosyntézy RNA tedy poskytuje akumulace nukleolinu a dalšího četného nukleolárního proteinu, nukleofosminu . N-terminální doména nukleolinu se účastní mnoha interakcí protein-protein. Kyselé repetice tohoto proteinu interagují s histonem H1 a vyvolávají dekondenzaci chromatinu . Díky této vlastnosti lze nukleolin považovat za protein podobný HMG Navíc N-terminální doména podléhá četným posttranslačním modifikacím ; například obsahuje místa pro fosforylaci proteinkinázami Cdk1 a CK2 , proto se předpokládá, že N-terminální doména je důležitá pro regulaci funkce nukleolinu v závislosti na buněčném cyklu [7] .
Centrální nukleolinová doména obsahuje čtyři (u lidí) konzervované RNA-vazebné domény (RBD z RNA Binding Domain nebo RRM z RNA Recognition Motif [1] ), které poskytují specifickou interakci se sekvencemi nukleové kyseliny . Množství RBD v centrální doméně v různých organismech – od kvasinek po lidi – se může lišit. Je zajímavé, že knockout experimenty ukázaly, že RBD vykonávají redundantní funkce a za podmínek in vivo není k provádění životně důležitých funkcí nukleolinu potřeba RNA -vazebná aktivita [8] .
C-terminální doména nukleolinu je obohacena o zbytky glycinu , argininu a fenylalaninu , proto se nazývá doména GAR- ( anglicky Glycine- and Arginine-Rich ) nebo RGG- (Arg-Gly-Gly). Délka C-koncové nukleolinové domény se mezi druhy liší, i když je spíše konzervativní. Ukázalo se, že tato doména obsahuje opakované β-otočky . Nespecifická interakce domény GAR s nukleovými kyselinami může hrát roli při posílení vazby nukleolinu na RNA prostřednictvím RBD. C-terminální doména se také účastní interakcí protein-protein. Četné argininové zbytky v této doméně podléhají posttranslační methylaci (většinou NG , NG - dimethylarginin , ale někdy se nachází i NG - monomethylarginin) [8] .
Je známo, že nukleolin může podstoupit fosforylaci, methylaci, ADP-ribosylaci a glykosylaci . Důsledky těchto modifikací proteinů jsou z velké části neznámé [9] .
Fosforylace je nejvíce studovanou posttranslační modifikací nukleolinu a několik serinových a threoninových aminokyselinových zbytků může být fosforylováno různými kinázami . Serinové zbytky, umístěné hlavně v blízkosti dvou vysoce kyselých oblastí N-terminální domény, jsou fosforylovány kaseinkinázou II (CK2) během interfáze . Během mitózy je nukleolin fosforylován cyklin-dependentní kinázou 1 (Cdk1) na threoninových zbytcích umístěných v hlavní repetici TPXKK. Nukleolin se také ukázal jako substrát pro protein kinázu C-ζ (PKC-ζ), PI3K a Rho-asociovanou protein kinázu . U rostlin a kvasinek je N-terminální fosforylace zachována [10] .
Ačkoli je nukleolin od svého objevu znám jako vysoce fosforylovaný protein, funkční úloha této fosforylace je stále do značné míry nejasná. Předpokládá se, že fosforylace nukleolinu ovlivňuje jeho proteolýzu a transkripci RNA polymerázy I , stejně jako jeho intracelulární lokalizaci. Například u žáby Xenopus laevis se cytoplazmatická lokalizace nukleolinu shoduje s jeho hojnou fosforylací Cdk1 a přechod do jádra je doprovázen defosforylací. Kromě toho se zdá, že fosforylace nukleolinu reguluje jeho interakci s nukleovými kyselinami. Na rozdíl od proteinkináz nukleolinu je mnohem méně známo o fosfatázách , které regulují jeho fosforylační stav. Ukázalo se, že tento protein interaguje s tyrosin fosfatázou PRL-3. Aktivita tohoto enzymu je nezbytná pro potlačení nukleolinu v cytoplazmě a jeho akumulaci v jadérku, proto se předpokládá, že PRL-3 může defosforylovat nukleolin v cytoplazmě, a tím regulovat jeho lokalizaci [10] .
Nukleolin obsahuje poměrně hodně NG , NG - dimethylargininu a stopová množství NG - monomethylargininu. Přibližně jedna třetina všech argininových zbytků v nukleolinu je methylována, což z nukleolinu činí jeden z nejvíce metylovaných jaderných proteinů. Dimethylarginin se může podílet na modulaci interakce nukleolinu s nukleovými kyselinami. Hlavním methylačním substrátem je doména GAR. Asymetrickou methylaci lze provést proteinovou arginin methyltransferázou typu I (PRMT1). Bylo ukázáno, že nukleolin interaguje s PRMT5 v buňkách rakoviny prostaty a komplex nukleolinu a PRMT5 obsahuje symetrický ω- NG , N'G - dimethylarginin . Pro testování role methylace domény GAR v nukleolární lokalizaci nukleolinu byl vytvořen nukleolin, ve kterém bylo 10 argininových zbytků v doméně GAR nahrazeno lysinovými zbytky . Tento nukleolin, i když nebyl methylován kvasinkovou Hmt1p/Rmt1 methyltransferázou, zůstal v jadérku, a proto metylace argininových zbytků v nukleolinu neovlivňuje jeho intracelulární lokalizaci [11] .
Bylo ukázáno, že v exponenciálně rostoucích HeLa buňkách může být nukleolin modifikován ADP-ribosylací, ale není známo, které zbytky podléhají modifikaci [12] .
V centrální nukleolinové doméně může pět zbytků podléhat N-glykosylaci v sekvencích Asn -Xaa-Ser a Asn-Xaa-Thr. Malá část nukleolinu nacházející se na povrchu buněk různých typů může podstoupit N- a O-glykosylaci . Byla identifikována dvě glykosylační místa: N317 a N492, umístěné v RBD1 a RBD3, v daném pořadí. Inhibice N-glykosylace ošetřením buněk tunicamycinem zabraňuje expresi nukleolinu na buněčných površích, takže tato posttranslační modifikace je nezbytná pro správnou intracelulární lokalizaci proteinu. Protože povrchový nukleolin slouží jako receptor pro různé extracelulární ligandy, které se podílejí na proliferaci , diferenciaci , adhezi , mitogenezi a angiogenezi , je možné, že pro tyto interakce je nutná jeho glykosylace [12] .
Většina nukleolinu se nachází v jadérku, ale nachází se také v nukleoplazmě , cytosolu a dokonce i v buněčné membráně . Nukleolární nukleolin se podílí na biogenezi ribozomů , účastní se transkripce genů rRNA, zrání pre-rRNA a sestavování ribozomálních podjednotek. Také v jadérku interaguje a remodeluje chromatin v oblasti rDNA působením na nukleozomy . Pod stresovými vlivy, jako je tepelný šok nebo γ-záření , se nukleolin přesouvá do nukleoplazmy, kde řídí stabilitu nově syntetizované mRNA , účastní se replikace DNA , reguluje sestřih , expresi onkogenů a stárnutí buněk. Fosforylace a některé další posttranslační modifikace, stejně jako nepřítomnost proteinu lamininu , léčba kyselinou arachidovou , virové infekce a některé karcinogenní faktory mají za následek uvolnění nukleolinu do cytoplazmy . Cytoplazmatický nukleolin se podílí na konečných fázích zrání ribozomů, reguluje endocytózu , buněčný cyklus a centrosomový cyklus , účastní se některých procesů spojených s virovými infekcemi . V cytoplazmě má tento protein antiapoptotický účinek a podporuje rozvoj a metastázy nádorů . Konečně, působením řady karcinogenních faktorů a některých proteinů, jako je HGF , VEGF , Tipα, se nukleolin pohybuje na buněčný povrch. To je také usnadněno jeho N-glykosylací. Povrchový nukleolin reguluje buněčnou diferenciaci a buněčnou adhezi , podporuje zánět , angiogenezi a vývoj nádoru [13] . Nukleolin vstupuje do buněčné membrány pouze při nadměrné expresi a je zde detekován pouze v endoteliálních a maligních buňkách, takže může fungovat jako receptor , který zajišťuje specifickou penetraci protinádorových léčiv do rakovinných buněk [14] .
Klíčové funkce nukleolinu jsou podrobně diskutovány níže.
Od svého objevu je nukleolin spojován s chromatinem. Nukleolin může skutečně interagovat s různými sekvencemi DNA, stejně jako histony H1, H3 a H4 . To naznačuje, že může hrát důležitou roli v regulaci struktury a funkcí chromatinu, a to je zvláště důležité pro transkripci genů rRNA (rDNA) pomocí RNA polymerázy I. Existují důkazy, že nukleolin může aktivovat i potlačovat RNA -zprostředkovaná transkripce -polymeráza I. V buňkách slinných žláz komára Chironomus tentans byla tedy po injekci protilátek proti nukleolinu syntéza pre-rRNA urychlena 2,5–3krát . U kapra Cyprinus carpio je represe transkripce rDNA spojena se zvýšením hladiny nukleolinu a u oocytů žáby Xenopus laevis byla hladina 40S pre-rRNA významně snížena po injekci nukleolinu žáby nebo křečka. Avšak v linii kuřecích buněk DT40 nedostatek nukleolinu potlačuje transkripci rDNA. U lidí je tento protein nutný pro transkripci rDNA za podmínek in vivo . Knockdown nukleolinu v buňkách HeLa a lidských fibroblastech snižuje transkripci prováděnou RNA polymerázou I, zatímco nadměrná exprese nukleolinu v buňkách HeLa vede ke zvýšení transkripce rDNA. Fosforylace nukleolinu je doprovázena zvýšením transkripce rDNA. Kromě toho nukleolin zvyšuje aktivitu dvou dobře prostudovaných komplexů remodelace chromatinu : SWI/SNF a komplexu ACF . Nukleolin podporuje interakci SWI/SNF s nukleozomem . Kromě aktivace remodelace chromatinu může tento protein destabilizovat nukleozomy a tím aktivovat substituci dimerů H2A–H2B . Je také známo, že delece nukleolinu vede k významnému přeskupení jadérka. To vše ukazuje, že nukleolin ovlivňuje transkripci zprostředkovanou RNA polymerázou I [15] .
Nukleolin je zjevně klíčovým účastníkem zpracování pre-rRNA a pre-ribozomového sestavení. Zejména nukleolin hraje kritickou roli v prvním kroku zpracování rRNA u myší. Interakce nukleolinu s pre-rRNA je nezbytná pro zpracování rRNA za podmínek in vitro . Nukleolin tedy interaguje s malým nukleolárním ribonukleoproteinem U3 , který je nutný pro první štěpení při zpracování pre-rRNA. Nukleolin může být také zapojen do pre-ribozomového sestavení. Tento protein se dočasně váže na vznikající pre-ribozomální částice a pre-rRNA a pravděpodobně slouží jako RNA chaperon řídící skládání pre-rRNA během transkripce. Správné ko-transkripční skládání je vyžadováno pro správné interakce s ribozomálními proteiny a tvorbu správně složených pre-ribozomů. Účastí na ko-transkripčním skládání pre-rRNA tedy nukleolin poskytuje spojení mezi transkripcí RNA polymerázou I a pre-ribozomovým sestavením. Protože nukleolin pendluje mezi jádrem a cytoplazmou, může se podílet na importu cytoplazmatických pre-ribozomálních montážních faktorů (jako jsou ribozomální proteiny) do jádra. Nukleolin skutečně interaguje s některými ribozomálními proteiny prostřednictvím domény RGG. Protože se však nukleolin nenachází ve zralých cytoplazmatických ribozomech, uvolňuje se z pre-ribozomálního komplexu během svého zrání [16] .
Existují důkazy, že nukleolin se podílí na regulaci transkripce zprostředkované nejen RNA polymerázou I, ale také RNA polymerázou II. Obvykle aktivuje expresi genů transkribovaných RNA polymerázou II, ale může také potlačit transkripci. Například se ukázalo, že nukleolin je hlavním represorem genu pro a-1 kyselý glykoprotein (AGP). Nukleolin je také nezbytný pro regulaci transkripce KLF2 . Tento protein se váže na promotor tohoto genu a reguluje jeho expresi. Nukleolinový knockdown s malými interferujícími RNA (siRNA) potlačil indukci exprese KLF2 za podmínek smykového napětí [17] .
Nukleolin se zřejmě díky své schopnosti vázat se na RNA může podílet na post-transkripční regulaci genové exprese přímou interakcí s RNA. Existují důkazy, že nukleolin se může podílet na stabilizaci mRNA. Může například stabilizovat mRNA interleukinu 2 (IL-2) po aktivaci T-buněk a také určit poločas mRNA genů Bcl- XL a bcl-2 interakcí s ARE v 3'-nepřeložená oblast. Nukleolin může také regulovat translaci mRNA. Může tedy regulovat hladiny proteinu p53 in vivo . Bylo prokázáno, že nadměrná exprese nukleolinu potlačila translaci p53 a snížení jeho hladiny stimulovalo translaci p53. Zvýšení hladin p53 během knockdownu nukleolinu lze vysvětlit nukleolárním stresem způsobeným nedostatkem nukleolinu. Kromě toho se ukázalo, že posledně jmenované se mohou s vysokou afinitou vázat na mRNA některých selenoproteinů , zatímco nedostatek nukleolinu neovlivňuje počet selenoproteinových transkriptů, a proto zřejmě může nukleolin selektivně regulovat expresi některých selenoproteinů v translační úroveň [18] .
Schopnost nukleolinu vázat se na DNA i na proteiny zapojené do metabolismu DNA ( replikace , opravy a rekombinace ) naznačuje, že se na těchto procesech do určité míry podílí. Nukleolin může být součástí mechanismu replikace DNA; například se předpokládá, že může mít aktivitu DNA helicase , ačkoli tato data jsou kontroverzní. Bylo navrženo, že za stresových podmínek se nukleolin může podílet na zastavení replikace DNA vytvořením komplexu s replikativním proteinem A (RPA). RPA se může vázat na jednovláknovou DNA a hraje důležitou roli v metabolických procesech DNA, jako je replikace, nukleotidová excizní oprava a homologní rekombinace . Je známo, že redistribuce nukleolinu závislá na p53 mezi jadérkem a nukleoplazmou začíná tepelným šokem a tento pohyb je doprovázen zvýšením tvorby nukleolinového komplexu s p53. Když se RPA naváže na nukleolin, ztrácí schopnost podporovat replikaci DNA, takže vazba tohoto proteinu na RPA brání RPA v interakci s jinými faktory. Bylo prokázáno, že nukleolin se může vázat na telomerické repetice in vitro , stejně jako na telomerázu in vivo a in vitro , takže nukleolin může hrát roli při replikaci a udržování telomer a poskytuje spojení mezi jadérkem a telomerami. Nukleolin může přímo interagovat s proteiny zapojenými do opravy a rekombinace DNA, jako je p53, YB-1 , RPA, PCNA , Rad51 a topoizomeráza I [19] .
Exprese nukleolinu je spojena s rychlostí buněčné proliferace. V nádorech a jiných rychle se dělicích buňkách jsou hladiny jeho syntézy velmi vysoké, zatímco v nedělících se buňkách je nukleolin syntetizován v menší míře. Exprese nukleolinu je upregulována ve střední a pozdní fázi G1 , takže se předpokládá, že je nezbytná pro fázi G1 buněčného cyklu. Nukleolin tedy může sloužit jako marker buněčné proliferace. S regulací proliferace jsou spojeny i posttranslační modifikace a řízená proteolýza nukleolinu. Produkty degradace nukleolinu mohou stimulovat autolytické endonukleázy , které fragmentují DNA a způsobují apoptózu . V nedělících se buňkách může nukleolin stimulovat vlastní destrukci a v dělících se buňkách se zdá, že existuje inhibitor , který destrukci nukleolinu brání. Fosforylace posledně jmenovaného je spojena se zvýšenou buněčnou proliferací. Předpokládá se, že fosforylace nukleolinu kinázami CK2 a Cdk1 může být mechanismem, který reguluje buněčný cyklus a dělení. Knockdown nukleolinu pomocí siRNA v buňkách HeLa a lidských primárních fibroblastech vedl ke snížení buněčného růstu, zvýšení apoptózy a zastavení buněk v G2 fázi , se zvýšením počtu vícejaderných buněk a buněk s mikrojádry. Nedostatek nukleolinu navíc vede ke zvýšení počtu centrozomů a vzniku multipolárního vřeténka [20] .
Již před popisem potřebných domén bylo známo, že nukleolin má schopnost vázat se na nukleové kyseliny. Studium interakce tohoto proteinu s pre-ribozomální RNA umožnilo identifikovat dva klíčové RNA motivy v pre-rRNA, které jsou cílem nukleolinu. První takový motiv se nazývá NRE ( nukleolinový rozpoznávací prvek ) . Tvoří vlásenku , jejíž smyčka má konsenzuální sekvenci UCCCGA. Interakce nukleolinu s touto doménou vyžaduje kombinované působení prvních dvou RBD. Takové vlásenky jsou umístěny v celé pre-rRNA a vazba nukleolinu na ně zajišťuje správné sbalení pre-rRNA, které je nezbytné pro její zpracování a sestavení pre-ribozomálních částic. Druhý motiv pre-rRNA, na který se může nukleolin vázat, se nazývá ECM ( evoluční konzervovaný motiv ) . Interakce nukleolinu s touto krátkou sekvencí, která se nachází hned za prvním místem štěpení pre-rRNA, vyžaduje všechny čtyři RBD. Je nezbytný pro sestavení procesního komplexu, který provádí první štěpení pre-rRNA [21] .
Řada studií ukázala, že nukleolin je také schopen specificky interagovat s 3'-nepřekládanými oblastmi některých mRNA, což ovlivňuje jejich stabilitu. Například interakce nukleolinu s určitými prvky SECIS , které obsahují vlásenkové struktury v 3'-nepřekládaných oblastech mRNA, je nutná pro optimální expresi určitých selenoproteinů. Kromě toho je známo, že nukleolin může interagovat s 5'-nepřeloženou oblastí p53, což ovlivňuje účinnost jeho translace. Nadměrná exprese nukleolinu negativně ovlivňuje tvorbu p53 a snížená exprese nukleolinu vede ke zvýšení exprese p53 [21] .
Nukleolin se může vázat na různé sekvence DNA. Může se například vázat na denaturovanou jednovláknovou DNA a některé virové DNA. Společnou vlastností sekvencí DNA, na které se může nukleolin vázat, je jejich obohacení o guanosin . Příkladem jsou oligonukleotidy obohacené guanosinem, které se nacházejí v intergenových rDNA spacerech , v telomerické DNA a také ve spínacích oblastech imunoglobulinových genů . Guanosinem obohacené oligonukleotidy mají tendenci tvořit G-kvadruplexy , které mohou také vázat nukleolin [22] . To se děje zejména s genem kódujícím vaskulární endoteliální růstový faktor , jakož i s promotorem genu c-myc . Interakce nukleolinu s promotorem c-MYC potlačuje transkripci tohoto genu [23] .
Protože se nukleolin nachází primárně v jadérku a podílí se na sestavování pre-ribozomálních částic, přirozeně interaguje s řadou ribozomálních proteinů. Pro tyto interakce jsou důležité RGG a N-terminální domény. V buněčné linii HEK 293 byl nalezen nukleolin spojený s ribonukleoproteinovými komplexy, sestávajícími převážně z ribozomálních proteinů. Nukleolin se podílí na mnoha interakcích protein-protein, které hrají zásadní roli v metabolismu DNA. Interaguje tedy s N-terminální oblastí topoizomerázy I, replikativním proteinem A, p53, YB-1, PCNA, podjednotkou UL44 DNA polymerázy lidského cytomegaloviru , proteinem NS5B viru hepatitidy C a proteinem NS1 viru hepatitidy C. virus chřipky A . Kromě toho byly popsány interakce nukleolinu s různými proteiny závislé na buněčném cyklu. Nukleolin a nukleofosmin se vzájemně ovlivňují během interfáze a cytokineze , ale ne prometafázi a metafázi . Význam této interakce není znám. Během G1 fáze se tvoří komplex nukleolinu s proteinem retinoblastomu (Rb) za účasti Rb inhibiční domény. Bylo ukázáno, že interakce Rb s nukleolinem potlačuje DNA-vazebnou aktivitu nukleolinu Navíc v epiteliálních buňkách závisí intracelulární distribuce nukleolinu na Rb a ztráta Rb u rakoviny vede ke změněné intracelulární lokalizaci nukleolinu. Bylo prokázáno, že posledně jmenovaný působí jako receptor pro několik proteinů, jako je midkine growth factor (MK) a pleiotropin (PTN), které potlačují infekci HIV . Bylo navrženo, že nukleolin je receptorem pro endostatin a navíc zprostředkovává antiangiogenní a protinádorovou aktivitu endostatinu. Bylo zjištěno, že nukleolin ovlivňuje dimerizaci ErbB . Interakce s proteiny ErbB1 a Ras vyžaduje C-terminální nukleolinovou doménu. Vazba nukleolinu na jiné proteiny může ovlivnit jejich intracelulární lokalizaci. To je například případ proteinu GZF1 a telomerázy [24] .
Nukleolin ovlivňuje několik aspektů virových infekcí, jako je připojení viru k hostitelské buňce, zavedení genetického materiálu viru do buňky a použití hostitelské buňky k vytvoření virových proteinů. Nukleolin je nezbytný pro vstup lidského viru parainfluenzy typu 3 (HPIV3) do plicních epiteliálních buněk . Kromě toho slouží jako receptor pro lidský respirační syncyciální virus (RSV). Syntetický peptid HB-19, který je specifickým antagonistou C-terminální RGG domény nukleolinu, inhibuje vazbu HIV na buňky. Kromě toho se nukleolin podílí na infekci virem hepatitidy C, virem herpes simplex typu 1 , virem chřipky A [25] [26] , virem syndromu bílých skvrn a virem krymské hemoragické horečky - Kongo . Nukleolin tvoří ribonukleoprotein s 3'-nepřeloženou oblastí kočičího kaliciviru [27 • ] a viru Norwalk . Vazba nukleolinu na IRES v 5'-nepřekládané oblasti polioviru a rhinoviru stimuluje expresi virových proteinů in vivo a in vitro [6] .
Jak bylo uvedeno výše, nukleolin je vysoce exprimován v rychle se dělicích buňkách, jako jsou kmenové buňky a rakovinné buňky. Onkogenní účinek nukleolinu se zdá být multifaktoriální v souladu s jeho různými funkcemi. Nukleolin moduluje expresi několika proteinů, které ovlivňují přežití rakovinných buněk v přítomnosti poškození. Nukleolin se tedy váže na BCL2 mRNA a stimuluje expresi Bcl-2 protoonkogenu , který blokuje apoptózu. Také se váže na mRNA a stimuluje transkripci dalšího proteinu, který reguluje přežití buněk, AKT1 . Jak je ukázáno v části Posttranskripční regulace , nukleolin snižuje expresi důležitého protinádorového proteinu, p53. Nukleolin také pozitivně reguluje gastrin , protein, který je aktivně exprimován při rakovině žaludku a střev a stimuluje proliferaci a migraci rakovinných buněk, stejně jako angiogenezi. Protože nukleolin interaguje s telomerázou, může ovlivnit nepřítomnost stárnutí v rakovinných buňkách. Nukleolin podporuje tvorbu proteinů, které jsou zodpovědné za destrukci extracelulární matrix , což znamená, že zvyšuje schopnost rakovinných buněk migrovat a metastázovat . Kromě toho nukleolin stimuluje transkripci vaskulárního endoteliálního růstového faktoru (VEGF) a také regulačního faktoru interferonu-2 (IRF-2). Oba tyto proteiny jsou aktivně exprimovány v rakovinných buňkách a mohou regulovat růst rakovinných buněk. Nukleolin, umístěný na buněčném povrchu, slouží jako receptor pro faktory, které stimulují růst nádoru [6] .
Níže uvedená tabulka ukazuje hlavní onkogenní účinky nukleolinu [28] .
| Etapa | Účinek | Mechanismus |
|---|---|---|
| Karcinogeneze | Propaguje | Reguluje a posiluje signální dráhy TGFβ a EGF . |
| Proliferace a přežití | Propaguje | Interaguje s opravnými proteiny DNA a udržuje její stabilitu. Reguluje stabilitu mRNA proteinů, které regulují apoptózu, a pomáhá tak zrušit apoptózu. Váže ligandy, které stimulují apoptózu |
| Infiltrace a metastázy | Propaguje | Reguluje demontáž ECM, reguluje signální cesty EGFR a CXCR4 |
| Angiogeneze | Propaguje | Zvyšuje hladiny VEGF a HIF1α |
Nukleolin je cílem mnoha protirakovinných léků [6] . Může být použit k diagnostice některých rakovin [29] ; například cirkulující buňky rakoviny prostaty v krvi mohou být určeny povahou exprese nukleolinu [30] .