Jaderná těla

Jaderná tělíska jsou subkompartmenty v jádře  , které nejsou obklopeny membránami [1] , ale jsou samostatnými, morfologicky odlišnými komplexy proteinů a RNA . Mezi jaderná těla patří nucleolus , Cajalovo tělo a další nemembránové struktury. Biogeneze jaderného těla je založena na stejných obecných principech, jako je schopnost tvořit de novo (od nuly), sebeorganizace a role RNA jako strukturálního prvku. Řízení biogeneze jaderného těla je nezbytné pro správnou změnu architektury jádra během buněčného cyklu a je základem reakce buňky na intra- a extracelulární podněty. Mnoho jaderných těl plní specifické funkce, jako je syntéza a zpracování pre-ribozomální RNA v jadérku, akumulace a sestavení spliceosomových komponent v jaderných skvrnách nebo akumulace molekul RNA v paraspecklích . Mechanismy, které zajišťují výkon těchto funkcí jadernými tělesy, jsou velmi rozmanité. V některých případech může jaderné tělo sloužit jako místo pro určité procesy, jako je transkripce . V jiných případech se zdá, že jaderná tělesa nepřímo regulují místní koncentrace svých složek v nukleoplazmě . Ačkoli většina jaderných těles má kulovitý tvar, většinu z nich lze identifikovat podle jejich jedinečné morfologie, kterou odhalí elektronová mikroskopie , a podle jejich umístění v jádře. Stejně jako cytoplazmatické organely obsahují jaderná těla specifickou sadu proteinů, které určují jejich strukturu na molekulární úrovni [2] .

Fyzikální vlastnosti

Mnoho jaderných těles se chová jako kapka viskózní kapaliny . Například v oocytech žáby Xenopus jsou jadérka téměř dokonale kulovitá. Když se dvě jadérka setkají, splynou spolu a vytvoří větší jadérko. Podobná fúze byla popsána pro Cajalova tělesa, tělesa histonových lokusů , jaderné skvrny a další tělesa. Některá jaderná tělesa, jako je jadérko, se však skládají z několika strukturálních složek, jak dokazují údaje z elektronové mikroskopie. Na první pohled to odporuje myšlence jaderných těles jako kapek viskózní kapaliny. U Xenopus oocytů může jak granulární složka, tak hustá fibrilární složka jadérek podléhat fúzi a výměně proteinů, ale granulární složka to dělá rychleji. Klíčové proteiny granulárních a hustých fibrilárních složek, nukleofosmin a fibrillarin , v tomto pořadí, mohou tvořit kapičky v přítomnosti RNA, když jsou purifikovány, ale kapičky nukleofosminu fúzují a vyměňují proteiny rychleji než fibrillarinové proteiny. Fyzicky jsou kapičky nukleofosminu viskózní kapalinou, zatímco kapičky fibrillarinu jsou viskoelastické , což vysvětluje jejich pomalou dynamiku. Když se purifikovaný nukleofosmin a fibrillarin spojí do jediné kapičky, vytvoří nemísitelné nukleolární fáze: malé kapičky fibrillarinu sedí uvnitř větších kapiček nukleofosminu. Nemísitelnost fází je zajištěna rozdílem v povrchovém napětí , protože kapičky fibrillarinu ve vodném roztoku jsou hydrofobnější než kapičky nukleofosminu. Možná, že podobným způsobem je vysvětlena neschopnost různých jaderných těles vzájemně splývat. Například jadérka a Cajalova tělíska jsou často v těsném kontaktu, ale nikdy se neslučují, pravděpodobně kvůli vysoké mezifázové energetické bariéře [3] .

Dynamika

Společnou vlastností všech jaderných těles je jejich strukturální stabilita. Samostatná jaderná tělesa jsou rozlišitelná v celé mezifázi - od začátku fáze G1 po výstup z fáze G2 . Během interfáze procházejí jaderná tělesa dynamickými pohyby v jádře a čím větší je těleso, tím méně se pohybuje. Velká tělesa, jako jsou jadérka a skvrnky, dosahující průměru 2–3 µm , jsou prakticky nepohyblivá a jsou schopna pouze omezeného místního pohybu. Menší tělesa, jako jsou Cajalova tělesa a PML tělesa o velikosti od 500  nm do 1 µm , se rychle pohybují jádrem a podstupují časté slučování a oddělování [4] .

I přes obecnou strukturální stabilitu se jaderná tělesa vyznačují výraznou vnitřní dynamikou. Hlavní složkou jaderných tělísek jsou speciální proteiny, které jsou také přítomny v nukleoplazmě, i když v mnohem nižší koncentraci. Experimenty s fotobělením ukázaly, že jaderná tělesa si intenzivně vyměňují své hlavní složky s nukleoplazmou. Během několika minut je molekulární složení jaderných těles zcela vyměněno za dříve nukleoplazmatické molekuly [4] .

Vzhledem k absenci okolních membrán jsou tvar a velikost jaderných těles určovány součtem interakcí molekul, které je tvoří. Mezi takovými interakcemi nebyly identifikovány kovalentní interakce , proto molekuly uvnitř těl vzájemně interagují prostřednictvím nekovalentních slabých vazeb. Klíčovým určujícím faktorem je rovnováha příchozích a odchozích molekul: se zvýšením toku příchozích molekul se zvětší velikost těla a snížení jeho velikosti nebo zvýšení toku odchozích molekul vede ke snížení tělo. Molekulární mechanismy, které určují tuto rovnováhu, jsou špatně pochopeny, ale zahrnují posttranslační modifikace proteinů, které tvoří jaderná těla. Řízení počtu jaderných těl je také špatně pochopeno. Dokonce i počet jadérek, která se tvoří pouze kolem pevného počtu oblastí chromozomů , nukleolárních organizátorů , se mezi různými tkáněmi a buněčnými typy liší . Je známo, že počet Cajalových tělísek je regulován markerovým proteinem coilinem : pokud je mutováno několik klíčových fosforylačních míst tohoto proteinu , počet Cajalových tělísek se sníží. Navíc velikost a počet jaderných těles závisí na fyziologických podmínkách. V aktivně proliferujících buňkách je tedy zvýšen počet jadérek. V lymfocytech , které aktivně syntetizují proteiny, a proto vyžadují velké množství rRNA , se jadérka zvětšují. Počet těl PML je pozitivně spojen se stresovými podmínkami [5] .

Velká jaderná tělesa jsou obvykle z velké části nehybná, i když jsou schopna mírného pohybu a vzájemného splynutí. Jak ukázaly experimenty s experimentálně indukovanými interfázovými jadérky, heterochromatin hraje vedoucí roli v omezení mobility jaderných těl . Pohyb jadérek byl nezávislý na aktinu a k jejich fúzím docházelo v náhodných srážkách. Každé těleso zaujímalo samostatný kompartment ohraničený heterochromatinem. Umělá superkondenzace chromatinu vedla k výraznému snížení frekvence fúze těles a následně k omezení jejich pohyblivosti [6] . Funkční význam má i pohyblivost jaderných těles, ovlivňující různé aspekty fungování genomu [7] .

Formace

Podle způsobu vzniku lze jaderná tělesa rozdělit do dvou tříd: na aktivitě závislá a na aktivitě nezávislá. První třída zahrnuje tělesa, která se tvoří v místech určitých jaderných procesů, jako je transkripce, a jejich morfologie striktně závisí na intenzitě procesu. Mezi tato tělíska patří jadérko, které se tvoří na transkripčních shlucích genů rRNA (nukleolární organizéry). Když je rDNA transkripce potlačena, jadérko podléhá rychlé strukturální reorganizaci a dodání dalších rRNA genů na plasmidech do jádra vede k objevení se dalších jadérek. Tělesa histonových lokusů se tvoří kolem histonových genů, když je transkripce těchto genů aktivována na začátku replikace DNA během S-fáze . Do této třídy patří také stresová jaderná tělesa a jaderné skvrny. Do druhé třídy patří tělesa, k jejichž vzniku není potřeba žádný jaderný proces. Taková jaderná tělíska se tvoří v nukleoplazmě a následně mohou být spojena s konkrétní lokalizací v jádře. Jedná se o Cajalova tělesa a PML tělesa. Někdy se nacházejí na určitých místech v jádře a jsou dokonce spojeny se specifickými lokusy, ale vznikají v nukleoplazmě a takové spojení získávají později. Například po aktivaci U2 malých jaderných RNA genů procházejí cíleným pohybem závislým na aktinu na dříve vytvořená Cajal těla [8] .

Vznik jaderného tělesa začíná nukleační událostí. Během nukleace se klíčové součásti těla znehybní, shlukují se a přitahují další stavební bloky. V tělesech závislých na aktivitě je nukleace spouštěna procesy nezbytnými pro tvorbu těles. V případě jadérka se jadérko vyskytuje po akumulaci nukleolárních proteinů na rDNA a pre-rRNA a v případě tělísek histonových lokusů po akumulaci procesních faktorů na 3' konci histonových pre-mRNA. V tělíscích nezávislých na aktivitě jsou nukleátory pravděpodobně strukturální proteiny nebo RNA, ale žádné takové nukleátory dosud nebyly identifikovány [9] .

Některá jaderná tělesa mohou být vytvořena de novo (od nuly) za fyziologických nebo experimentálních podmínek. Například tvorba jadérek de novo je možná , když jsou rRNA minigeny zavedeny do buněk jako součást plazmidů. Podobný jev byl popsán pro oogenezi u žáby Xenopus , v jejíchž oocytech se během tohoto procesu amplifikují tisíce extrachromozomálních rRNA genů a podél cesty se tvoří mnoho malých jadérek. Jaderné skvrny se mohou také tvořit de novo po aktivaci transkripčních procesů v buňce po globální supresi. Během virových infekcí dochází k rychlé tvorbě tělísek PML: klíčové tělesné proteiny PML obklopují virový genom a vytvářejí kompletní tělo. Zdá se, že tato reakce slouží jako vrozená imunitní odpověď proti virům. Nejzřetelněji je však tvorba de novo ukázána u Cajalových těles. Pokud v buňkách, které normálně nemají Cajalova těla, je dočasně způsobena nadexprese složek těchto těl, pak se Cajalova těla skutečně vytvoří. Pokud jsou navíc složky Cajalových tělísek uměle imobilizovány na chromatinu na náhodných lokusech, vzniknou v těchto místech [10] .

Mnoho jaderných těles obsahuje molekuly RNA, které často hrají důležitou roli při sestavování těchto těles. RNA se může podílet na biogenezi jaderných těl dvěma způsoby. Za prvé, RNA mohou sloužit jako templáty pro sestavení těl, například v případě těl většiny závislých na aktivitě, která se tvoří kolem míst s aktivní transkripcí. Takové RNA přitahují proteiny vázající RNA , které jsou součástí jaderných těl , spouštějí tvorbu těl. Za druhé, RNA může působit jako architektonický prvek v jaderných tělech. Například tvorba paraspeckle vyžaduje NEAT1 (také známý jako MEN-ε/β), dlouhou, stabilní , polyadenylovanou molekulu RNA umístěnou v jádře. Knockdown této RNA interferencí RNA vede ke zničení paraspecklů. Kromě toho nejsou paraspeckles detekovány v jádrech lidských embryonálních kmenových buněk , které neexprimují NEAT1 [11] .

Teoreticky existují dva hlavní mechanismy pro montáž jaderných těles:

• sestavení může zahrnovat sérii pevně řízených sekvenčních kroků;
• montáž může nastat v důsledku náhodných interakcí složek jaderných těles bez jasného řádu.

Výše popsaný experiment s montáží Cajalových tělísek v místech imobilizace na chromatinu klíčových složek těchto tělísek svědčí ve prospěch druhé cesty. Otevřená však zůstává otázka, co se děje při montáži těles závislých na činnosti [12] .

Tvorba jaderných tělísek může být založena nejen na interakcích protein-protein a protein-RNA, ale také na fázových přechodech kapalina-kapalina [ ( LLPS  ), které zajišťují domény proteinů jaderných těl podporujících agregaci. Model fázového přechodu může vysvětlit vlastnosti jaderných těles podobné tekutinám, jako je jejich schopnost fúze a separace, stejně jako jejich rychlá intranukleární dynamika. Je možné, že samotný heterochromatin má vlastnosti kapiček kapaliny [13] . Experimentálně bylo prokázáno, že proteiny hnRNPA1 a FUS , které jsou součástí cytoplazmatických stresových granulí a paraspecklů, mohou zajistit separaci kapaliny – kapaliny (LLPS ) v přítomnosti RNA. Ukázalo se, že některé proteinové domény podléhají LLPS pouze tehdy, když jsou kombinovány ve specifických koncentracích. Každé jaderné těleso může mít svůj vlastní poměr proteinů, které poskytují LLPS. Proteinové domény spojené s agregací, jako jsou prionové domény, stejně jako domény, které podporují polymerizaci (například coiled-coil doména ) a oblasti s nízkou komplexitou , jsou vystaveny LLPS [14] . Různé jaderné struktury vytvořené v důsledku separace fází se podílejí na různých fázích genové exprese , jako je transkripce a zpracování RNA , ovlivňují epigenetický stav genů a hrají roli ve vývoji mnoha onemocnění [15] . Fosfoinositidy se mohou podílet na tvorbě jaderných těles v důsledku fázové separace. V roce 2018 byla v buněčných jádrech celé řady organismů nalezena tělíska obsahující fosfatidylinositol-4,5-bisfosfát ; tito jsou známí jako Nuclear Lipid ostrůvky (NLIs ) . Nukleární lipidové ostrovy hrají pravděpodobně důležitou roli v regulaci genové exprese, fungují jako platformy pro vazbu různých proteinů a usnadňují tvorbu transkripčních továren [16] .     

Jaderná tělesa a mitóza

Skládání a rozebírání jaderných těles hraje důležitou roli při jejich dědění dceřinými buňkami při dělení . Některá jaderná tělíska, která jsou přítomna v buňkách ve velkém počtu kopií, nejsou během mitózy rozebrána , ale jsou rozdělena přibližně rovnoměrně mezi dceřiné buňky kvůli jejich náhodnému rozložení po objemu buňky. Jiná jaderná těla jsou naopak během buněčného dělení rozložena a znovu sestavena, když dceřiné buňky vstoupí do fáze G1 [17] .

Nukleolus je tedy během mitózy rozebrán, protože transkripce rRNA je pozastavena v důsledku fosforylace transkripčních faktorů RNA polymerázy I , stejně jako faktorů zpracování rRNA. Na začátku profáze se nezpracované nebo částečně zpracované pre-rRNA hromadí na periferii kondenzovaných chromozomů spolu s mnoha procesními faktory. Po destrukci jaderné membrány vstupují do cytoplazmy a tvoří mnoho velmi pohyblivých malých tělísek v anafázi . Na začátku telofáze , kdy je obnovena transkripce genů rRNA, jsou tato malá tělíska rozebrána a potom pre-rRNA a zpracovatelské faktory tvoří pronukleolární tělíska v nukleoplazmě  nově vytvořených jader dceřiných buněk. Na konci telofáze dochází k dekondenzaci chromozomů a pre-rRNA a zpracovatelské faktory opouštějí pronukleolární tělíska a vytvářejí jadérko kolem nukleolárních organizátorů. Tvorba jadérka po mitóze také vyžaduje aktivitu RNA polymerázy I a obnovení pre-rRNA zpracování [18] .

Na začátku mitózy jsou jaderné skvrny rozebrány a jejich složky jsou náhodně distribuovány v cytoplazmě. Sestavení skvrnitosti začíná v telofázi. Paraspeckles zůstávají stabilní v průběhu buněčného cyklu až do anafáze, kdy se náhodně rozptýlí po celé buňce (cytoplazmatické paraspeckles). Cytoplazmatické paraspeckles mizí na začátku telofáze a tvorba jaderných paraspecklů začíná po dokončení buněčného dělení. Těla histonových lokusů existují až do časné prometafáze a nakonec jsou v metafázi rozložena a znovu vytvořena v telofázi. Cajalová tělíska se na začátku mitózy nerozkládají, ale jdou do cytoplazmy, kde nejsou ve fyzickém kontaktu s kondenzovanými chromozomy. Počet a velikost Cajalových tělísek se z metafáze do telofáze téměř nemění. Když se jaderný obal vytvoří v telofázi, cytoplazmatická Cajalova tělíska jsou rozebrána a jejich klíčová složka, coilinový protein, rychle vstoupí do jádra, kde je zpočátku náhodně lokalizována, ale fází G1 se vytvoří normální jaderná Cajalova tělíska. dceřiné buňky. Počet tělísek PML se na začátku mitózy snižuje, protože jejich hlavní složka, protein PML , tvoří charakteristické mitotické shluky a ztrácí kontakt s jinými tělními proteiny PML. Tvorba PML tělísek v jádře začíná ve fázi G1, nicméně i během fáze G1 se v cytoplazmě stále nacházejí velké akumulace PML proteinu, které pak pomalu ubývají [19] .

Rozmanitost

Níže uvedená tabulka uvádí klíčová jaderná tělesa, jejich vlastnosti a funkce [2] .

Nucleolus

Nukleolus je samostatná hustá struktura v jádře. Není obklopena membránou a vzniká v oblasti, kde se nachází rDNA – tandemové repetice genů ribozomální RNA (rRNA) nazývané nukleolární organizéry . Hlavní funkce jadérka jsou syntéza rRNA a tvorba ribozomů . Strukturální integrita jadérka závisí na jeho aktivitě a inaktivace genů rRNA vede ke směsi nukleolárních struktur [20] .

V první fázi tvorby ribozomů enzym RNA polymeráza I transkribuje rDNA a tvoří pre-rRNA, která se dále štěpí na 5,8S, 18S a 28S rRNA [21] . K transkripci a posttranskripčnímu zpracování rRNA dochází v jadérku za účasti malých nukleolárních RNA (snoRNA), z nichž některé pocházejí ze sestřižených intronů mRNA genů kódujících proteiny spojené s funkcí ribozomů. Sestavené ribozomální podjednotky jsou největšími strukturami procházejícími jadernými póry [22] .

Při pohledu pod elektronovým mikroskopem lze v jadérku rozlišit tři složky: fibrilární centra (FC), hustou fibrilární složku (CFC), která je obklopuje, a granulární složku (GC), která zase obklopuje CFC. K transkripci rRNA dochází v FC a na hranici FC a PFC, proto se při aktivaci tvorby ribozomů FC jasně odliší. K štěpení a modifikaci rRNA dochází v PFC a následné kroky při tvorbě ribozomálních podjednotek, včetně naložení ribozomálních proteinů, probíhají v GA [21] .

Cajal body

Cajalovo tělo (TC) je nukleární tělo, které se nachází ve všech eukaryotech . Je identifikován přítomností signaturního coilinového proteinu a specifických RNA (scaRNA). TK také obsahuje protein SMN ( přežití  motorických neuronů ). MA mají vysokou koncentraci sestřihových malých jaderných ribonukleoproteinů (snRNP) a dalších faktorů pro zpracování RNA, takže se má za to, že MA slouží jako místa pro sestavení a/nebo post-transkripční modifikaci sestřihových faktorů. TK je přítomna v jádře během interfáze, ale mizí během mitózy. V biogenezi TC se sledují vlastnosti samoorganizující se struktury [23] .

Když byla intracelulární lokalizace SMN poprvé studována imunofluorescencí , protein byl nalezen v celé cytoplazmě, stejně jako v nukleolárním těle, podobné velikosti jako MC a často umístěn vedle ní. Z tohoto důvodu se tomuto tělesu říkalo „dvojče TK“ ( angl.  gemini of CB ) nebo prostě drahokam. Ukázalo se však, že buněčná linie HeLa , ve které bylo nové tělo objeveno, byla neobvyklá: v jiných lidských buněčných liniích, stejně jako u ovocné mušky Drosophila melanogaster , se SMN kolokalizovala s coilinem v TK. V obecném případě lze tedy SMN považovat za důležitou složku TC, a nikoli za marker jednotlivého jaderného tělesa [24] .

Tělo histonových lokusů

Tělo histonových lokusů ( angl.  histone locus body, HLB ) obsahuje faktory nezbytné pro zpracování histonové pre-mRNA. Jak název napovídá, těla histonových lokusů jsou spojena s geny kódujícími histony; proto se předpokládá, že sestřihové faktory jsou koncentrovány v tělech histonových lokusů. Tělo histonových lokusů je přítomno v buňce během interfáze a mizí s nástupem mitózy. Tělo histonových lokusů je často zvažováno společně s Cajalovým tělem z několika důvodů. Za prvé, některá těla histonových lokusů obsahují marker Cajalových tělísek, coilin. Za druhé, tato malá těla jsou často fyzicky poblíž, takže mezi nimi existuje určitá interakce. A konečně velmi velká Cajalova tělíska oocytů obojživelníků mají vlastnosti obou tělísek [23] .

PML těla

Tělíska promyelocytární leukémie nebo tělíska PML jsou kulovitá tělíska rozptýlená po celé nukleoplazmě a dosahující v průměru asi 0,1–1,0 µm .  Jsou také známé pod takovými názvy jako nukleární doména 10 ( anglicky nukleární doména 10 (ND10) ), Kremerova tělíska ( anglicky Kremer body ) a onkogenní domény PML ( anglicky PML oncogenic domains ). Těla PML jsou pojmenována po jedné z jejich klíčových složek, proteinu promyelocytární leukémie (PML). Často jsou pozorovány ve spojení s Cajalovými tělísky a štěpnými tělísky [25 ] . Těla PML patří do jaderné matrice a mohou se podílet na procesech, jako je replikace DNA , transkripce a umlčování epigenetických genů [26] . Klíčovým faktorem v organizaci těchto těl je protein PML, který přitahuje jiné proteiny; ty druhé podle konceptů 21. století spojuje pouze to, že jsou SUMOylované . Myším , u kterých je PML gen deletován , chybí PML těla, ale vyvíjejí se a žijí normálně, což znamená, že PML těla nevykonávají základní biologické funkce [26] .     

Speckles

Speckles ( anglicky  speckle ) jsou jaderná tělíska, která obsahují pre-mRNA sestřihové faktory a nacházejí se v interchromatinových oblastech nukleoplazmy savčích buněk . Pod fluorescenční mikroskopií vypadají skvrnky jako nepravidelně tvarovaná skvrnitá tělesa různých velikostí a pod elektronovou mikroskopií vypadají jako shluky interchromatinových granulí. Skvrny jsou dynamické struktury a proteiny a RNA, které obsahují, se mohou pohybovat mezi skvrnami a jinými jadernými těly, včetně míst aktivní transkripce. Na základě studií složení, struktury a chování skvrnitých teček byl vytvořen model vysvětlující funkční kompartmentalizaci jádra a organizaci mechanismu exprese genů [27] spojujících malé jaderné ribonukleoproteiny [28] a další potřebné proteiny . pro pre-mRNA sestřih [27] . Vzhledem k měnícím se potřebám buňky se složení a uspořádání skvrnek mění podle transkripce mRNA a prostřednictvím regulace fosforylace specifických proteinů [29] . Sestřihové tečky jsou také známé jako jaderné tečky, kompartmenty sestřihového faktoru, shluky interchromatinových granulí a B snurposomy [ 30 ] .  B-snurposomy byly nalezeny v jádrech oocytů obojživelníků a embryích ovocné mušky Drosophila melanogaster [31] . Na elektronových mikrofotografiích se B-snurusomy zdají připojené k Cajalovým tělesům nebo od nich oddělené. Shluky interchromatinových granulí slouží jako místa pro akumulaci sestřihových faktorů [32] .

Paraspeckles

Paraspeckles jsou jaderná tělesa nepravidelného tvaru umístěná v interchromatickém prostoru jádra [33] . Poprvé byly popsány v buňkách HeLa, které mají 10–30 paraspecklů na jádro, ale nyní byly paraspeckles nalezeny ve všech primárních lidských buňkách, v buňkách transformovaných linií a na tkáňových řezech [34] . Své jméno dostaly díky svému umístění v jádru – blízko skvrn [33] .

Paraspeckles jsou dynamické struktury, které se mění v reakci na změny v metabolické aktivitě buňky. Závisí na transkripci [33] a při absenci transkripce RNA polymerázou II paraspeckles mizí a všechny jejich proteiny (PSP1, p54nrb, PSP2, CFI(m)68 a PSF) tvoří perinukleolární čepici ve tvaru půlměsíce. . Tento jev je pozorován během buněčného cyklu: paraspeckles jsou přítomny v interfázi a ve všech fázích mitózy kromě telofáze . Během telofáze se tvoří dceřiná jádra a RNA polymeráza II nic nepřepisuje, takže proteiny paraspeckle tvoří perinukleolární čepičku [34] . Paraspeckles se podílí na regulaci genové exprese akumulací těch RNA, kde jsou dvouvláknové oblasti, které jsou předmětem editace, jmenovitě konverze adenosinu na inosin . Díky tomuto mechanismu se paraspeckles podílí na kontrole genové exprese během diferenciace , virové infekce a stresu [35] .

Perinukleolární kompartment

Perinukleolární kompartment (OK) je nepravidelně tvarované nukleární těleso charakterizované tím, že je umístěno na periferii jadérka. Přestože jsou tyto dva oddíly fyzicky příbuzné, jsou strukturálně odlišné. TC se obvykle nacházejí v buňkách maligního nádoru [36] . OK je dynamická struktura a obsahuje mnoho RNA-vazebných proteinů a RNA polymerázu III. Strukturní stabilita OK je zajištěna transkripcí prováděnou RNA polymerázou III a přítomností klíčových proteinů. Protože přítomnost TC je obvykle spojena s malignitou a schopností metastázovat , jsou považovány za potenciální markery rakoviny a jiných maligních nádorů. Byla prokázána asociace TC se specifickými lokusy DNA [37] .

Stresová jaderná tělesa

Stresová jaderná tělesa vznikají v jádře při tepelném šoku. Vznikají přímou interakcí transkripčního faktoru tepelného šoku 1 ( HSF1 ) a pericentrických tandemových repetic v sekvenci satelitu III, které odpovídají místům aktivní transkripce nekódujících transkriptů satelitu III. Obecně se má za to, že taková tělíska odpovídají velmi hustě zabaleným formám ribonukleoproteinových komplexů. Ve stresovaných buňkách se předpokládá, že se účastní rychlých, přechodných a globálních změn v genové expresi prostřednictvím různých mechanismů, jako je remodelace chromatinu a příjem transkripčních a sestřihových faktorů. V buňkách za normálních (nikoli stresujících) podmínek se stresovaná jaderná tělesa nacházejí jen zřídka, ale vlivem tepelného šoku se jejich počet prudce zvyšuje. Stresová jaderná těla se nacházejí pouze v lidských buňkách a buňkách jiných primátů [38] .

Osiřelá jaderná těla

Orphan jaderná těla jsou nechromatinové jaderné kompartmenty, které byly studovány mnohem méně dobře než jiné dobře charakterizované jaderné struktury .  Některé z nich působí jako místa, kde jsou proteiny modifikovány proteiny SUMO a/nebo dochází k proteasomální degradaci proteinů značených ubikvitinem [39] . Níže uvedená tabulka ukazuje charakteristiky známých osiřelých jaderných těl [40] .

Poznámky

1. ↑ Cassimeris L., Lingappa V. R., Plopper D. . Buňky podle Lewina. - M. : Laboratoř znalostí, 2016. - 1056 s. - ISBN 978-5-906828-23-1 .  - S. 410.
2. ↑ 1 2 The Nucleus, 2011 , str. 311, 313.
3. ↑ Weber SC Sekvenčně zakódované materiálové vlastnosti určují strukturu a funkci jaderných těles.  (anglicky)  // Současný názor v buněčné biologii. - 2017. - Sv. 46. ​​​​- S. 62-71. - doi : 10.1016/j.ceb.2017.03.003 . — PMID 28343140 .
4. ↑ 1 2 The Nucleus, 2011 , str. 312.
5. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 312-315.
6. ↑ Arifulin EA , Sorokin DV , Tvorogova AV , Kurnaeva MA , Musinova YR , Zhironkina OA , Golyshev SA , Abramchuk SS , Vassetzky YS , Sheval EV Heterochromatin omezuje pohyblivost jaderných těles.  (anglicky)  // Chromosoma. - 2018. - 5. října. - doi : 10.1007/s00412-018-0683-8 . — PMID 30291421 .
7. ↑ Arifulin EA , Musinova YR , Vassetzky YS , Sheval EV Mobilita jaderných komponent a fungování genomu.  (anglicky)  // Biochemie. Biochemie. - 2018. - Červen ( roč. 83 , č. 6 ). - S. 690-700 . - doi : 10.1134/S0006297918060068 . — PMID 30195325 .
8. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 315-316.
9. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 316.
10. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 316-317.
11. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 317-318.
12. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 318.
13. ↑ Larson AG , Narlikar GJ Role fázové separace při tvorbě, funkci a regulaci heterochromatinu.  (anglicky)  // Biochemie. - 2018. - 1. května ( roč. 57 , č. 17 ). - str. 2540-2548 . - doi : 10.1021/acs.biochem.8b00401 . — PMID 29644850 .
14. ↑ Staněk D. , Fox AH Jaderná tělesa: novinky o struktuře a funkci.  (anglicky)  // Současný názor v buněčné biologii. - 2017. - Sv. 46. ​​​​- S. 94-101. - doi : 10.1016/j.ceb.2017.05.001 . — PMID 28577509 .
15. ↑ Sawyer IA , Bartek J. , Dundr M. Fázově oddělená mikroprostředí uvnitř buněčného jádra jsou spojena s onemocněním a regulují epigenetický stav, transkripci a zpracování RNA.  (anglicky)  // Seminars In Cell & Developmental Biology. - 2018. - 25. července. - doi : 10.1016/j.semcdb.2018.07.001 . — PMID 30017905 .
16. ↑ Sztacho M. , Sobol M. , Balaban C. , Escudeiro Lopes SE , Hozák P. Jaderné fosfoinositidy a separace fází: Důležití hráči v jaderné kompartmentalizaci.  (anglicky)  // Pokroky v biologické regulaci. - 2018. - 17. září. - doi : 10.1016/j.jbior.2018.09.009 . — PMID 30249540 .
17. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 319.
18. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 319-320.
19. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 320-322.
20. ↑ Hernandez-Verdun D.  Nucleolus: od struktury k dynamice  // Histochemie a buněčná biologie. - 2006. - Sv. 125, č.p. 1-2. - S. 127-137. - doi : 10.1007/s00418-005-0046-4 . — PMID 16328431 .
21. ↑ 1 2 Lamond A. I., Sleeman J. E.  Nuclear Substructure and Dynamics  // Současná biologie. - 2003. - Sv. 13, č. 21. - S. 825-828. — PMID 14588256 .
22. ↑ Lodish H., Berk A., Matsudaira P., Kaiser C. A., Krieger M., Scott M. P., Zipursky S. L., Darnell J. . Molekulární buněčná biologie. 5. vydání. - N. Y .: W. H. Freeman, 2004. - ISBN 0-7167-2672-6 .
23. ↑ 1 2 The Nucleus, 2011 , str. 235.
24. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 239.
25. ↑ Dundr M., Misteli T.  Funkční architektura v buněčném jádře  // The Biochemical Journal. - 2001. - Sv. 356, Pt. 2. - S. 297-310. — PMID 11368755 .
26. ↑ 1 2 Lallemand-Breitenbach V., de Thé H.  PML Nuclear Bodies  // Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. - 2010. - Sv. 2, č. 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. Molekulární buněčná biologie. - 2003. - Sv. 4, č. 8. - S. 605-612. - doi : 10.1038/nrm1172 . — PMID 12923522 .
28. ↑ Tripathi K., Parnaik V. K.  Diferenciální dynamika sestřihového faktoru SC35 během buněčného cyklu  // Journal of Biosciences. - 2008. - Sv. 33, č. 3. - S. 345-354. — PMID 19005234 .
29. ↑ Handwerger K. E., Gall J. G.  Subnuclear Organelles: New Insights into Form and Function  // Trends in Cell Biology. - 2006. - Sv. 16, č. 1. - S. 19-26. - doi : 10.1016/j.tcb.2005.11.005 . — PMID 16325406 .
30. ↑ Buněčná složka - Nucleus speckle . // UniProt: UniProtKB. Staženo: 30. srpna 2013. (neurčitý)
31. ↑ Gall J. G., Bellini M., Wu Zheng'an, Murphy C.  Assembly of the Nuclear Transscription and Processing Machinery: Cajal Bodies (Coiled Bodies) and Transcriptosoms  // Molecular Biology of the Cell. - 1999. - Sv. 10, č. 12. - S. 4385-4402. — PMID 10588665 .
32. ↑ Matera A. G., Terns R. M., Terns M. P.  Non-coding RNAs: Lessons from the Small Nuclear and Small Nucleolar RNAs  // Nature Reviews. Molekulární buněčná biologie. - 2007. - Sv. 8, č. 3. - S. 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  // Současná biologie. - 2002. - Sv. 12, č. 1. - S. 13-25. — PMID 11790299 .
34. ↑ 1 2 Fox A. H., Bond C. S., Lamond A. I.  P54nrb tvoří heterodimer s PSP1, který se lokalizuje do paraspecklů způsobem závislým na RNA  // Molekulární biologie buňky. - 2005. - Sv. 16, č. 11. - S. 5304-5315. - doi : 10.1091/mbc.E05-06-0587 . — PMID 16148043 .
35. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 274.
36. ↑ Pollock C., Huang Sui.  The Perinucleolar Compartment  // Journal of Cellular Biochemistry. - 2009. - Sv. 107, č.p. 2. - S. 189-193. - doi : 10.1002/jcb.22107 . — PMID 19288520 .
37. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 264.
38. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 288.
39. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 300.
40. ↑ The Nucleus, 2011 , str. 301.

Literatura

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