Войти
Конфокальный микроскопический анализ дермальных фибробластов в первичной культуре от контроля (a и b) и субъекта с HGPS (c и d). Мечение проводилось антителами против ламина A / C. Обратите внимание на наличие ядерных оболочек неправильной формы во многих фибробластах субъекта. Ядерная пластинка является плотной (~ 30 до 100 нм толщины) фибриллярной сети внутри ядра большинства клеток. Он состоит из промежуточных филаментов и белков, связанных с мембранами. Помимо обеспечения механической поддержки, ядерная пластинка регулирует важные клеточные процессы, такие как репликация ДНК и деление клеток. Кроме того, он участвует в организации хроматина и закрепляет комплексы ядерных пор, встроенных в ядерную оболочку.
Ядерная пластинка связана с внутренней стороной двойной двуслойной ядерной оболочки, тогда как внешняя поверхность непрерывна с эндоплазматическим ретикулумом. Ядерная пластинка похожа по структуре на ядерный матрикс, но последний простирается по всей нуклеоплазме.
Ядерная пластинка состоит из двух компонентов: ламинов и мембранных белков, связанных с ядерным ламином. Ламины представляют собой промежуточные филаменты типа V, которые можно разделить на A-тип (ламин A, C) или B-тип (ламин B 1, B 2) в соответствии с гомологией их последовательностей ДНК, биохимическими свойствами и клеточной локализацией в клетке. цикл. Промежуточные филаменты типа V отличаются от цитоплазматических промежуточных филаментов тем, что они имеют расширенный стержневой домен (на 42 аминокислоты длиннее), что все они несут сигнал ядерной локализации (NLS) на своем С-конце и что они имеют типичные третичные структуры. Полипептиды ламина имеют почти полную α-спиральную конформацию с множественными α-спиральными доменами, разделенными не-α-спиральными линкерами, которые являются высококонсервативными по длине и аминокислотной последовательности. И С-конец, и N-конец не являются α-спиральными, с С-концом, имеющим глобулярную структуру со свернутым мотивом иммуноглобулинового типа. Их молекулярная масса колеблется от 60 до 80 килодальтон (кДа). В аминокислотной последовательности ядерного ламина также присутствуют два фосфоакцепторных сайта, фланкирующих домен центрального стержня. Фосфорилирование событие в начале митоз приводит к конформационным изменениям, которые вызывают демонтаж ядерной пластинки. (обсуждается далее в статье)
В геноме позвоночных ламины кодируются тремя генами. Путем альтернативного сплайсинга получают как минимум семь различных полипептидов (вариантов сплайсинга), некоторые из которых специфичны для половых клеток и играют важную роль в реорганизации хроматина во время мейоза. Не все организмы имеют одинаковое количество генов, кодирующих ламин; Например, у Drosophila melanogaster всего 2 гена, а у Caenorhabditis elegans - только один.
Наличие полипептидов ламина - свойство всех животных.
Белки мембран, ассоциированные с ядерным ламином, представляют собой интегральные или периферические мембранные белки. Наиболее важными из них являются полипептиды 1 и 2, ассоциированные с ламинами ( LAP1, LAP2 ), эмерин, рецептор ламина B (LBR), отефин и MAN1. Благодаря своему расположению внутри или ассоциации с внутренней мембраной, они опосредуют прикрепление ядерной пластинки к ядерной оболочке.
Строение и функция ядерной пластинки. Ядерная пластинка расположена на внутренней поверхности внутренней ядерной мембраны (INM), где она служит для поддержания ядерной стабильности, организации хроматина и связывания комплексов ядерных пор (NPC) и постоянно растущего списка белков ядерной оболочки (фиолетовый) и факторов транскрипции. (розовый). Белки ядерной оболочки, которые связаны с пластинкой, включают несприн, эмерин, белки, ассоциированные с пластинкой 1 и 2 (LAP1 и LAP2), рецептор ламина B (LBR) и MAN1. Факторы транскрипции, которые связываются с пластинкой, включают регулятор транскрипции ретинобластомы (RB), бесклеточный (GCL), белок, связывающий элемент ответа на стерол (SREBP1), FOS и MOK2. Фактор барьера для аутоинтеграции (BAF) представляет собой белок, связанный с хроматином, который также связывается с ядерной пластиной и некоторыми из вышеупомянутых белков ядерной оболочки. Белок гетерохроматина 1 (HP1) связывает как хроматин, так и LBR. ОНМ, внешняя ядерная мембрана. Ядерная пластинка собирается посредством взаимодействий двух ламинатных полипептидов, в которых α-спиральные области намотаны друг на друга с образованием двухцепочечной α-спиральной спиральной структуры, за которой следует ассоциация нескольких димеров голова-хвост. Линейно удлиненный полимер вытянут в поперечном направлении за счет объединения полимеров бок о бок, в результате чего образуется двумерная структура, лежащая в основе ядерной оболочки. Помимо обеспечения механической поддержки ядра, ядерная пластинка играет важную роль в организации хроматина, регуляции клеточного цикла, репликации ДНК, репарации ДНК, дифференцировке клеток и апоптозе.
Неслучайная организация генома убедительно указывает на то, что ядерная пластинка играет роль в организации хроматина. Было показано, что полипептиды ламина обладают сродством к связыванию хроматина через их α-спиральные (стержневидные) домены в определенных последовательностях ДНК, называемых областями прикрепления матрикса (MAR). MAR имеет длину приблизительно 300-1000 п.н. и имеет высокое содержание A / T. Ламин A и B также может связывать гистоны ядра через элемент последовательности в своем хвостовом домене.
Хроматин, который взаимодействует с пластинкой, образует связанные с пластиной домены (LAD). Средняя длина ПМЖВ человека составляет 0,1–10 МБп. LAD фланкируются сайтами связывания CTCF.
В начале митоза ( профаза, прометафаза ) клеточный аппарат участвует в разборке различных клеточных компонентов, включая такие структуры, как ядерная оболочка, ядерная пластинка и комплексы ядерных пор. Этот ядерный распад необходим, чтобы позволить митотическому веретену взаимодействовать с (конденсированными) хромосомами и связывать их на их кинетохорах.
Эти различные события разборки инициируются комплексом протеинкиназы циклин B / Cdk1 ( MPF ). Как только этот комплекс активируется, клетка принудительно вступает в митоз за счет последующей активации и регуляции других протеинкиназ или за счет прямого фосфорилирования структурных белков, участвующих в этой клеточной реорганизации. После фосфорилирования циклином B / Cdk 1 ядерная пластинка деполимеризуется, и ламины B-типа остаются связанными с фрагментами ядерной оболочки, тогда как ламины A-типа остаются полностью растворимыми на протяжении оставшейся части митотической фазы.
Важность разрушения ядерной ламины на этой стадии подчеркивается экспериментами, в которых ингибирование события разборки приводит к полной остановке клеточного цикла.
В конце митоза ( анафаза, телофаза ) происходит повторная сборка ядра, которая строго регулируется во времени, начиная с ассоциации «скелетных» белков на поверхности все еще частично конденсированных хромосом, за которой следует сборка ядерной оболочки. Формируются новые комплексы ядерных пор, через которые ядерные ламины активно импортируются с использованием их NLS. Эта типичная иерархия поднимает вопрос, выполняет ли ядерная пластинка на этой стадии стабилизирующую роль или некоторую регулирующую функцию, поскольку ясно, что она не играет существенной роли в сборке ядерной мембраны вокруг хроматина.
Присутствие ламинов в эмбриональном развитии легко наблюдается у различных модельных организмов, таких как Xenopus laevis, цыплята и млекопитающие. У Xenopus laevis было идентифицировано пять различных типов, которые присутствуют в различных паттернах экспрессии на разных стадиях эмбрионального развития. Основными типами являются LI и LII, которые считаются гомологами ламина B 1 и B2. LA считается гомологом ламину A и LIII как ламин B-типа. Существует четвертый тип, специфичный для половых клеток.
На ранних эмбриональных стадиях развития цыпленка присутствуют только ламины типа B. На следующих стадиях паттерн экспрессии ламина B 1 снижается, и происходит постепенное увеличение экспрессии ламина A. Развитие млекопитающих, по-видимому, продвигается аналогичным образом. В последнем случае также на ранних стадиях экспрессируются ламины B-типа. Ламин B1 достигает наивысшего уровня экспрессии, тогда как экспрессия B2 относительно постоянна на ранних стадиях и начинает увеличиваться после дифференцировки клеток. По мере развития различных видов тканей на относительно продвинутой стадии развития наблюдается повышение уровней ламина А и ламина С.
Эти данные указывают на то, что в своей основной форме функциональная ядерная пластинка требует только ламинов B-типа.
Различные эксперименты показывают, что ядерная пластинка играет роль в фазе удлинения репликации ДНК. Было высказано предположение, что ламины обеспечивают каркас, необходимый для сборки комплексов удлинения, или что он обеспечивает точку инициации сборки этого ядерного каркаса.
Не только ламины, связанные с ядерной ламиной, присутствуют во время репликации, но также присутствуют и свободные полипептиды ламина, которые, по-видимому, играют некоторую регулирующую роль в процессе репликации.
Ремонт двунитевых разрывов ДНК может происходить с помощью одного из двух процессов: негомологичного соединения концов (NHEJ) или гомологичной рекомбинации (HR). Ламины A-типа способствуют генетической стабильности, поддерживая уровни белков, которые играют ключевую роль в NHEJ и HR. Клетки мыши, дефицитные для созревания преламина А, демонстрируют повышенное повреждение ДНК и хромосомные аберрации и более чувствительны к агентам, повреждающим ДНК.
Апоптоз (клеточное самоубийство) имеет важнейшее значение для гомеостаза ткани и защиты организма от инвазивного проникновения вирусов или других патогенов. Апоптоз - это строго регулируемый процесс, при котором ядерная пластинка разбирается на ранней стадии.
В отличие от вызванной фосфорилированием разборки во время митоза, ядерная пластинка разрушается протеолитическим расщеплением, и мишенью становятся как ламины, так и мембранные белки, ассоциированные с ядерным ламином. Эта протеолитическая активность осуществляется членами семейства каспаз- белков, которые расщепляют ламины после остатков аспарагиновой кислоты (Asp).
Дефекты в генах, кодирующих ядерный ламин (например, ламин A и ламин B 1), связаны с различными заболеваниями ( ламинопатиями ), такими как:
СМИ, связанные с ядерной пластиной на Викискладе?