Перинуклеолярный отсек
Перинуклеолярный компартмент (ПНК) — субъядерное тельце, характеризующееся расположением на периферии ядрышка . [ 1 ] PNC участвует в структурной компартментализации внутри ядра для организации специализированных функций. Он почти исключительно обнаруживается в онкогенных клетках и обогащен РНК-связывающими белками, а также транскриптами РНК-полимеразы III .
История
[ редактировать ]Перинуклеолярный компартмент был впервые обнаружен на периферии ядра в 1992 году Андреа Гетти и соавт. при изучении белка hnRNPI/PTB ( связывающий полипиримидиновый тракт ). [ 2 ] Гетти обнаружил, что помимо нуклеоплазмы hnRNPI окрашивает «дискретную неопознанную структуру», всегда противоположную ядрышкам. В 1995 г. А. Грегори Матера и др. впервые дал этой структуре название «перинуклеолярный компартмент» после обнаружения нескольких транскриптов РНК-полимеразы III, а также hnRNPI на ядрышковом краю. [ 3 ] Суй Хуан и др. провели обширные исследования перинуклеолярного компартмента и в 1997 году первыми изучили PNC в большом количестве раковых клеток человека. [ 4 ]
Структура
[ редактировать ]PNC представляет собой динамичную и нерегулярную структуру, состоящую из множества плотных нитей, обнаруженных преимущественно в трансформированных раковых клетках. Электронная микроскопия клеток HeLa подтвердила, что толстые нити имеют длину 0,25–4 мкм и диаметр 80–180 нм. [ 3 ] [ 4 ] Эти нити образуют сеть, непосредственно контактирующую с ядрышком, а в некоторых случаях доходят до ядрышка.
РНК
[ редактировать ]Перинуклеолярный компартмент опирается на РНК-связывающие белки и транскрипты РНК-полимеразы III для стабилизации своей структуры. Поэтому непрерывное производство этих транскриптов имеет решающее значение. Во время пермеабилизации клеток РНКаза , но не ДНКаза , разрушает PNC, устанавливая важность РНК для структуры. [ 1 ] При ингибировании транскриптов РНК pol III зрелая РНК pol III не изменяется. Следовательно, PNC полагается только на вновь транскрибируемые транскрипты РНК pol III.
ДНК
[ редактировать ]Перинуклеолярный компартмент также зависит от целостности ДНК, а также от локуса ДНК, обеспечивающего стабильность. Исследования ДНК с использованием ДНК-интеркаляторов , ДНК-связывающих молекул и ДНК-повреждающих устройств установили, что PNC диссоциирует при определенных повреждениях ДНК. [ 5 ] Кроме того, ингибиторы повреждения ДНК не предотвращают разборку PNC, но предотвращают реформирование PNC, что доказывает важность целостности ДНК.
Зависимость от структуры ДНК, а также тот факт, что дочерние клетки являются точными копиями материнских клеток, позволяют предположить, что PNC связана с локусом ДНК, хотя точный локус не определен. В S-фазе клеточного цикла PNC зарождается в локусе ДНК и без помех реплицируется с ДНК. [ 5 ] Это показывает прямую корреляцию между циклами репликации PNC и ДНК и дополнительно подчеркивает зависимость перинуклеолярного компартмента от ДНК.
Функция
[ редактировать ]Хотя точная функция не установлена, перинуклеолярный компартмент сконцентрирован РНК-связывающими белками, а также недавно транскрибируемыми транскриптами РНК-полимеразы III, что указывает на возможную роль в метаболизме РНК. Преимущественно обнаруживается в трансформированных раковых клетках, распространенность составляет менее 5% в нормальных клеточных линиях и 15-100% в линиях раковых клеток. [ 6 ] PNC прямо пропорционален метастазам , а также связан со злокачественными новообразованиями . [ 1 ] Таким образом, проводятся дальнейшие исследования его потенциала в качестве биомаркера рака.
Клеточный цикл
[ редактировать ]Перинуклеолярный компартмент следует митотическому пути с образованием новых дочерних клеток, которые по размеру и форме сходны с материнскими клетками. Однако они могут различаться по размеру в разных линиях раковых клеток. Оставаясь индивидуализированной структурой, PNC остается в прямом контакте с ядрышками во время интерфазы и имитирует ядрышки во время митоза. В профазе оба постепенно разрушаются до повторной сборки во время поздней телофазы в новой дочерней клетке. [ 4 ]
Метаболизм РНК
[ редактировать ]Перинуклеолярный компартмент был впервые обнаружен благодаря характеристике белка, связывающего полипиримидиновый тракт (PTB), который представляет собой РНК-связывающий белок, участвующий в сплайсинге пре-мРНК , стабильности и регуляции трансляции. [ 7 ] PTB и другие связывающие белки локализованы в PNC и в первую очередь обрабатывают РНК-полимеразу II . Кроме того, в ПНК локализовано множество других небольших некодирующих комплексов РНК pol III, которые регулируют процессинг пре-рРНК. [ 7 ] Следовательно, эти белки PNC могут играть роль в метаболизме РНК, и постоянно проводятся исследования, чтобы научно доказать это.
Клиническое значение
[ редактировать ]Перинуклолярные компартменты образуются в бластомах , карциномах и саркомах и представляют собой исключительно злокачественные клетки в тканях солидных опухолей. [ 1 ] [ 8 ] Возникновение ПНК напрямую коррелирует с ростом и метастазированием раковых клеток. Например, в исследовании гепатоцеллюлярной карциномы (ГЦК) была обнаружена прямая параллель между увеличением встречаемости ПНК с увеличением метастазов, а также злокачественных клеточных линий. Аналогичным образом, антиметастазирование было прямо пропорционально ингибированию PNC, что дополнительно демонстрировало потенциал PNC в качестве биомаркера рака. [ 9 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Поллок С., Хуан С. (февраль 2010 г.). «Перинуклеолярный отсек» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 2 (2): а000679. doi : 10.1101/cshperspect.a000679 . ПМЦ 2828281 . ПМИД 20182614 .
- ^ Гетти А., Пиньоль-Рома С., Майкл В.М., Моранди С., Дрейфусс Г. (июль 1992 г.). «hnRNP I, белок, связывающий полипиримидиновый тракт: четкая ядерная локализация и ассоциация с hnRNA» . Исследования нуклеиновых кислот . 20 (14): 3671–3678. дои : 10.1093/нар/20.14.3671 . ПМК 334017 . ПМИД 1641332 .
- ^ Jump up to: а б Матера А.Г., Фрей М.Р., Маргелот К., Волин С.Л. (июнь 1995 г.). «Перинуклеолярный компартмент содержит несколько транскриптов РНК-полимеразы III, а также белок, связывающий полипиримидиновый тракт, hnRNP I» . Журнал клеточной биологии . 129 (5): 1181–1193. дои : 10.1083/jcb.129.5.1181 . ПМК 2120477 . ПМИД 7539809 .
- ^ Jump up to: а б с Хуанг С., Диринк Т.Дж., Эллисман М.Х., Спектор Д.Л. (июнь 1997 г.). «Динамическая организация перинуклеолярного отсека ядра клетки» . Журнал клеточной биологии . 137 (5): 965–974. дои : 10.1083/jcb.137.5.965 . ПМК 2136227 . ПМИД 9166399 .
- ^ Jump up to: а б Нортон Дж.Т., Ван С., Гидода А., Генри Р.В., Хуанг С. (февраль 2009 г.). «Перинуклеолярный отсек напрямую связан с ДНК» . Журнал биологической химии . 284 (7): 4090–4101. дои : 10.1074/jbc.M807255200 . ПМК 2640956 . ПМИД 19015260 .
- ^ Нортон Дж.Т., Поллок С.Б., Ван С., Шинк Дж.К., Ким Дж.Дж., Хуанг С. (август 2008 г.). «Распространенность перинуклеолярного компартмента является фенотипическим маркером злокачественности панрака» . Рак . 113 (4): 861–869. дои : 10.1002/cncr.23632 . ПМЦ 4780316 . ПМИД 18543322 .
- ^ Jump up to: а б Нортон Дж. Т., Хуан С. (2013). У Цзюй (ред.). «Перинуклеолярный отсек: метаболизм РНК и рак» . Лечение и исследования рака . 158 . Берлин, Гейдельберг: Springer: 139–152. дои : 10.1007/978-3-642-31659-3_6 . ISBN 978-3-642-31659-3 . ПМЦ 4374481 . ПМИД 24222357 .
- ^ Вэнь Ю, Ван С, Хуан С (август 2013 г.). «Перинуклеолярный отсек связан со злокачественными новообразованиями» . Границы в биологии . 8 (4): 369–376. дои : 10.1007/s11515-013-1265-z . ПМЦ 3862354 . ПМИД 24348523 .
- ^ Лю Ф, Лу Г, Чжан Т, Чен С, Сюй Дж, Сюй Л и др. (15.06.2019). «Система скрининга мономеров традиционной китайской медицины против метастазов, основанная на анализе перинуклеолярного компартмента в клетках гепатоцеллюлярной карциномы» . Американский журнал трансляционных исследований . 11 (6): 3555–3566. ПМК 6614616 . ПМИД 31312366 .