paraplamka
W biologii komórki paraspeckle jest przedziałem komórki o nieregularnym kształcie , o wielkości około 0,2-1 μm , znajdującym się w przestrzeni międzychromatynowej jądra . Po raz pierwszy udokumentowany w HeLa komórek, gdzie na ogół jest ich 10-30 na jądro, obecnie wiadomo, że Paraspeckles występują również we wszystkich ludzkich komórkach pierwotnych, transformowanych liniach komórkowych i skrawkach tkanek. Ich nazwa pochodzi od ich rozmieszczenia w jądrze; „para” jest skrótem od równoległego, a „plamka” odnosi się do splicingu plamek, do których są zawsze blisko. Ich funkcja wciąż nie jest w pełni poznana, ale uważa się, że regulują ekspresję genów poprzez sekwestrację białek lub mRNA z odwróconymi powtórzeniami w ich 3' UTR.
Struktura
Paraspeckle są zorganizowane w sferoidalne struktury rdzeń-powłoka; siedem białek na rusztowaniu lncRNA NEAT1 (izoforma 23 kb określana jako NEAT1_2 lub NEAT1v2). W 2016 roku Zachód i in. zaproponował obecnie akceptowany model Paraspeckles. Opierało się to na ich aktualnych odkryciach przy użyciu mikroskopii superrozdzielczej. Ich modele wskazują, że NEAT1 _2 składa się w jednostkę w kształcie litery V. Wiele z tych jednostek jest następnie składanych w sferoidę rdzeń-powłoka przez białka FUS. Białka rdzeniowe SFPQ , NONO i PSPC1 ściśle łączą się ze zmontowaną strukturą. Wreszcie tworzy się otoczka złożona z częściowo zlokalizowanych białek TDP43. Ze względu na integralny charakter składania NEAT1 do paraspeckle, uważa się, że montaż zachodzi w bliskiej odległości od miejsc transkrypcji NEAT1 .
Zauważono, że Paraspeckles mają wiele cech wspólnych zarówno pod względem cech, jak i struktur z granulkami stresu cytoplazmatycznego , innym rodzajem organelli pozbawionych błony. Wniosek ten wynika z faktu, że oba zawierają wspólne białka składowe, stają się bardziej obfite w stresie, wydają się funkcjonować poprzez sekwestrację innych białek i oba mają odrębne regiony rdzenia lub otoczki z przewidywalnymi zlokalizowanymi cząsteczkami.
Lokalizacja
Paraspeckle to dynamiczne struktury, które zmieniają się w odpowiedzi na zmiany w komórkowej aktywności metabolicznej. Są zależne od transkrypcji. Wszystkie pięć proponowanych składników białkowych ma RNA (RRM), a przy braku transkrypcji polimerazy RNA II Paraspeckle znika, a wszyscy powiązani z nim zwolennicy tworzą w jąderku czapeczkę okołojądrową w kształcie półksiężyca. Zjawisko to jest demonstrowane podczas cyklu komórkowego. W cyklu komórkowym Paraspeckles są obecne podczas interfazy i podczas całej mitozy z wyjątkiem telofazy ponieważ kiedy powstają dwa jądra potomne, nie ma transkrypcji RNA Pol II, więc składniki białkowe zamiast tego tworzą czapeczkę okołojądrową . Wzorce lokalizacji powielono również w eksperymentach z użyciem hamujących transkrypcję .
Funkcjonować
Rola Paraspeckle nie jest jeszcze w pełni poznana. Sugerowano, że aktywność składnika białkowego NONO (aka p54nrb) zależy od jego lokalizacji w jądrze. Zatem jednym z wyjaśnień funkcji Paraspeckle jest to, że zapewnia uporządkowaną lokalizację swoich białek składowych, a tym samym pomaga kierować ich aktywnością. Uważa się, że to z kolei nadaje Paraspeckle funkcję regulacyjną nad transkrypcją . Również metaanaliza przeprowadzona przez Fox i in. (2018) łączy regulację Paraspeckle z jego zdolnością do sekwestracji lub kradzieży białek składowych i RNA . Powoduje to wyczerpanie innych przedziałów jądrowych. Bieżące badania funkcji Paraspeckle są ukierunkowane głównie na role kilku jego składników, aby wskazać większe wykorzystanie komórkowe, ta strona koncentruje się głównie na rolach białek Paraspeckle i NEAT1.
Fizjologiczny
Głównym wglądem w ich funkcję fizjologiczną jest ich lokalizacja. Wybitne Paraspeckle występują tylko w subpopulacji komórek w mysich tkankach, np. komórkach lutealnych lub komórkach na końcu nabłonka jelita . W związku z tym, w oparciu o lokalizację, uważa się, że Paraspeckles odgrywają rolę w regulacji raka, reprodukcji i zarządzaniu wirusami.
Skupiono się na roli Paraspeckle w scenariuszach raka i stresu komórkowego. Wang, Z, Li K, Huang, W (2019), odnotowuje, że ilości NEAT1, a tym samym Paraspeckles, są zwiększone w nowotworach układu pokarmowego i rakach układu oddechowego. Ponadto ta ekspresja NEAT1 jest związana z rozmiarem guza, stadium raka, zdolnością do rozprzestrzeniania się i całkowitym przeżyciem pacjenta. Podczas gdy brak regulacji produkcji NEAT1 został powiązany z chorobami nienowotworowymi, takimi jak choroby neurodegeneracyjne, takie jak choroba Parkinsona lub Alzheimera . Jednak funkcja NEAT1 i Paraspeckles nie zawsze jest pozytywna, udowodniono, że zwiększają one złośliwość i łodygę guzów piersi poprzez zwiększenie ekspresji genu WNT4 .
NEAT1 wpływa również na szanse ciąży i płodności, zwłaszcza u samic ssaków , których komórki lutealne są regulowane przez Paraspeckles. Może to spowodować wady rozwojowe lub potencjalny brak tworzenia się ciałka żółtego, co prowadzi do bezpłodności, mniejszych miotów i mniejszej liczby żywotnych ciąż. W badaniu przeprowadzonym przez Chai Y, Liu J, Zhang Z, Liu L (2016) myszy z nokautem (bez NEAT1) wykazywały nieprawidłowe działanie proliferacji komórek nabłonkowych, powodując słabe laktacje matek i jeszcze bardziej zmniejszając przeżywalność miotu. Co ciekawe, te myszy z nokautem wykazują efekt stochastyczny; ciałko żółte utworzy się u niektórych, ale nie u wszystkich. Potwierdza to fakt, że Paraspeckles są indukowane przez stres komórkowy i że wyzwalacze środowiskowe mają na nie wpływ.
Z wirusowego aspektu poziomy NEAT1 mają zauważalny wpływ na infekcje w komórkach wieloma różnymi wirusami RNA, w tym japońskim zapaleniem mózgu , wścieklizną , HIV , grypą i Hantaan , a także kodowanym w DNA wirusem opryszczki pospolitej . Wang, Z, Li K, Huang, W (2019) sugerują, że NEAT1_2/Paraspeckles działają jako promotor wyzwalania obrony komórkowej i wspomagania mechanizmu obrony komórkowej.
Molekularny
Z perspektywy molekularnej ta strona bada funkcję Paraspeckle poprzez NEAT1, NONO (p45nrb) i SFPQ (PSF).
Jednym z aspektów funkcji molekularnej jest zdolność Paraspeckle do sekwestracji innych cząsteczek wpływających na transkrypcję. Odbywa się to zarówno przez NEAT1, jak i niektóre białka składowe. NEAT1 jest przede wszystkim odpowiedzialny za architekturę Paraspeckle i zapewnia stabilność składników białkowych. Jednak wykazano również, że reguluje ekspresję genów. Odbywa się to poprzez rekrutację czynników transkrypcyjnych , sekwestrację ich od promotorów genów i ostatecznie zmianę transkrypcji. Ponadto Wang, Z, Li K, Huang, W (2019) stwierdzają, że NEAT1 może regulować ekspresję poprzez asocjację z białkami wiążącymi RNA reguluje to zdarzenia składania RNA i może manipulować stabilnością białek. Inną formą sekwestracji cząsteczek jest NONO i SFPQ, oba białka mogą wiązać się z dwuniciowym RNA, które powstało w wyniku transkrybowanych motywów odwróconych powtórzeń.
Innym aspektem funkcji molekularnej jest lokalizacja białek Paraspeckle przez NEAT1 w celu kierowania ich aktywnością. W badaniu przeprowadzonym przez Hirose, T. i in. (2014), gdy wzrasta poziom NEAT1_2, Paraspeckles wydłużają się. To z kolei nie tylko zwiększa długość Paraspeckle, ale także zapotrzebowanie na więcej białek Paraspeckle do budowy trzeciorzędowych struktur wymaganych do prawidłowego funkcjonowania. Zmniejsza to dostępność białka nukleoplazmatycznego . W swoich badaniach zauważono, że ma to wpływ na rolę wolnych białek Paraspeckle, takich jak SFPQ , które normalnie hamują IL-8, gen odpowiadający na układ odpornościowy, lub mogą aktywować ADARB2 gen. Zatem regulacją genów można manipulować nie tylko poprzez sekwestrowanie białek niebędących składnikami, ale także białek konstytutywnych Paraspeckle.
Kompozycja Paraspeckle
| Nazwa genu | Znaczenie w tworzeniu paraspeckle | Domena prionowa (a) | Mutacja ALS (b) | Łącznik separacji faz ciecz-ciecz (c) | Strefa Paraspeckle (d) |
| BIAŁKA PARASPECKLE | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| AHDC1 | Alternatywny | NIE | |||
| AKAP8L | Alternatywny | Tak | |||
| CELF6 | drugi (e) | NIE | |||
| CIRBP | Alternatywny | NIE | |||
| CPSF5 | Alternatywny | NIE | |||
| CPSF6 | Alternatywny | NIE | |||
| CPSF7 | Ważny | NIE | |||
| DAZAP1 | Niezbędny | Tak | |||
| DLX3 | nd | Tak | |||
| EWSR1 | Alternatywny | Tak | Tak | ||
| FAM98A | Ważny | Tak | |||
| RYS | Ważny | Tak | |||
| FUS | Niezbędny | Tak | Tak | Tak | Rdzeń |
| HNRNPA1 | Ważny | Tak | Tak | Tak | |
| HNRNPA1L2 | nd | Tak | |||
| HNRNPF | nd | NIE | |||
| HNRNPH1 | nd | Tak | |||
| HNRNPH3 | Niezbędny | Tak | |||
| HNRNPK | Niezbędny | NIE | |||
| HNRNPR | Ważny | Tak | |||
| HNRNPUL1 | Ważny | Tak | |||
| MEX3A | nd | NIE | |||
| NIE? NIE | Niezbędny | Tak | Rdzeń | ||
| PCED1A | Ważny | NIE | |||
| PSPC1 | Alternatywny | Tak | Rdzeń | ||
| KMS3 | Alternatywny | Tak | |||
| RBM4B | Alternatywny | NIE | |||
| RBM7 | Alternatywny | NIE | |||
| KMS12 | Ważny | Tak | |||
| KMS14 | Niezbędny | Tak | Tak | Skrawek | |
| RBMX | Alternatywny | NIE | |||
| RUNX3 | Alternatywny | Tak | |||
| SFPQ | Niezbędny | Tak | Tak | Rdzeń | |
| SMARCA4 (BRG1) | Niezbędny | NIE | Skrawek | ||
| SRSF10 | Ważny | NIE | |||
| SS18L1 | nd | Tak | Tak | ||
| TAF14 | Ważny | Tak | Tak | ||
| TDP43 | nd | Tak | Tak | Powłoka | |
| UBAP2L | Alternatywny | Tak | |||
| ZC3HG | Alternatywny | Tak | |||
| RNA PARASPECKLE | |||||
| NEAT1 | Niezbędny | nie dotyczy (e) | Skorupa 5' + 3', środkowy rdzeń | ||
| RNA zawierające IR | Alternatywny | Nie dotyczy | |||
| RNA bogate w AG | Alternatywny | Nie dotyczy | Powłoka | ||
| (a) Rodzaj domeny o niskiej złożoności, bogatej w polarne i małe aminokwasy (Gly, Ala, Ser, Pro, Asn, Gln, Tyr) zaangażowane w tworzenie włóknistych agregatów wyższego rzędu (b) Stwardnienie zanikowe boczne, znane również jako choroba neuronu ruchowego (c) Podział składników mieszanin molekularnych na odrębne odmieszane fazy (np. olej i wodę). W komórce wiele organelli pozbawionych błon wykazuje zachowania płynne, co sugeruje, że są to płyny odmieszane ( d ) Strefy paraspeckle odnoszą się do obrazowania paraspeckle w super rozdzielczości (e) Skróty: nd, nieokreślony; Nie dotyczy, nie dotyczy |
|||||
Linki zewnętrzne
- Strona Nuclear Compartments: Paraspeckle w Nuclear Protein Database, napisana przez dr Archa Fox i dr Wendy Bickmore, zawiera arkusz informacyjny i linki do informacji na temat składników paraspeckle.