membrana Nuclear

la Figura 2. El 1% de todos los genes codificadores de proteínas humanas codifican proteínas localizadas en la membrana nuclear. Cada barra es clicable y da un resultado de búsqueda de proteínas que pertenecen a la categoría seleccionada.,

La estructura de la membrana nuclear

La membrana nuclear, también conocida como la envoltura nuclear, consta de dos bicapas lipídicas. La membrana más externa es contigua con el retículo endoplásmico (re), mientras que la membrana más interna está revestida por una red fibrilar que consiste en proteínas de filamentos intermedios nucleares, conocidas como láminas nucleares. La lámina nuclear proporciona soporte estructural y actúa como un punto de anclaje para la cromatina, desempeñando así un papel importante en la organización nuclear., Se ha sugerido que las láminas también pueden participar en la reparación del ADN, así como en la regulación de la replicación y transcripción del ADN (Dechat T et al. (2008)). Las láminas se clasifican como de tipo A O B, y exhiben diferentes propiedades bioquímicas y funcionales en términos de puntos isoeléctricos y comportamiento durante la mitosis. Durante la fase mitótica de la división celular, las láminas de tipo B permanecerán asociadas a las membranas, mientras que las láminas de tipo A se solubilizan y dispersan (Gruenbaum Y et al. (2005); Stuurman N et al. (1998))., Una selección de proteínas adecuadas como marcadores para la lámina nuclear y la membrana nuclear se puede encontrar en la tabla 1. En el cuadro 2 se resume una lista de proteínas de membrana nuclear altamente expresadas, incluidas las láminas.

Cuadro 1. Selección de proteínas adecuadas como marcadores para la membrana nuclear.,etin Nuclear membrane SUN1 Sad1 and UNC84 domain containing 1 Nuclear membrane LEMD2 LEM domain containing 2 Nuclear membrane LMNB1 Lamin B1 Nuclear membrane TOR1AIP1 Torsin 1A interacting protein 1 Nuclear membrane LBR Lamin B receptor Nuclear membrane LMNB2 Lamin B2 Nuclear membrane

Table 2., Proteínas de membrana nuclear localizadas únicas altamente expresadas a través de diferentes líneas celulares.,td>LMNB1 Lamin B1 18 LEMD2 LEM domain containing 2 18 TOR1AIP1 Torsin 1A interacting protein 1 17 SNUPN Snurportin 1 17 SUN2 Sad1 and UNC84 domain containing 2 16

The space between the inner and the outer membrane is called the perinuclear space., Las membranas están conectadas entre sí en grandes complejos de proteínas, conocidos como complejos de poros nucleares, formando un gran número de canales que permiten el transporte dentro y fuera del núcleo. Cada complejo de poros nucleares consta de 100-200 proteínas que forman una simetría característica de anillo de ocho veces(Paine PL et al. (1975); Reichelt R et al. (1990); CALLAN HG et al. (1950)). Al obtener imágenes de una intersección de la célula, la membrana nuclear es visible como un círculo delgado a lo largo del borde exterior del núcleo, que es consistente entre las líneas celulares (Figura 3)., Sin embargo, la membrana no es perfectamente lisa y las cavidades membranosas pueden aparecer como pequeños círculos o puntos dentro del núcleo, que no deben confundirse con cuerpos nucleares.

LBR – HEK 293
LBR – U-2 OS
LBR – RH-30

Figura 3. Ejemplos de la morfología de la membrana nuclear en diferentes líneas celulares, donde la morfología es relativamente consistente. Las imágenes muestran tinciones inmunofluorescentes de la proteína LBR en células HEK 293, U-2 OS y RH-30.

Figura 4. 3D-vista de la membrana nuclear en el sistema operativo U-2, visualizada por tinción inmunofluorescente de LMNB1., La morfología de la membrana nuclear en células madre inducidas por humanos se puede ver en el Explorador de células Allen.

la función de la membrana nuclear

la membrana nuclear sirve como una barrera entre el núcleo y el citoplasma, separando la regulación génica y la transcripción en el núcleo de la traducción en el citoplasma (CALLAN HG et al. (1950); WATSON ML& period; (1955)). Los poros nucleares permiten la difusión de moléculas pequeñas, pero también el transporte activo de moléculas más grandes como el ARN y las proteínas, a través de la membrana nuclear (Paine PL et al., (1975); BAHR GF et al. (1954)). En ese sentido, la membrana nuclear crea una barrera, pero también un enlace, entre el núcleo y el resto de la célula. La membrana nuclear es una estructura altamente dinámica, con una composición que se altera a lo largo del ciclo celular. Después de la replicación en la fase S, la membrana nuclear se expande en G2, pero luego se descompone al entrar en la mitosis para permitir la conexión del aparato del huso a las cromátidas hermanas., El mecanismo de descomposición implica el desmontaje de los complejos de poros nucleares, la despolimerización de la lámina nuclear, la eliminación de proteínas asociadas con la membrana nuclear interna. El reensamblaje de la membrana nuclear ocurre después de la finalización de la mitosis (Terasaki M et al. (2001); Dultz E et al. (2008); Salina D et al. (2002); Beaudouin J et al. (2002); Gerace L et al. (1980); Ellenberg J et al. (1997); Yang L et al. (1997)). Las mutaciones en los genes que codifican proteínas asociadas a la lámina nuclear dan lugar a varias enfermedades, llamadas colectivamente laminopatías., Un ejemplo es la proteína emerina que media el anclaje de la membrana nuclear al citoesqueleto (Figura 6). Las mutaciones en el gen EMD causan distrofia muscular de Emery-Dreifuss( EDMD); una enfermedad ligada al cromosoma X caracterizada por contracturas y en muchos casos también cardiomiopatía (Bione S et al. (1994)).

el análisis de la ontología génica (GO) de genes que codifican proteínas localizadas principalmente en la membrana nuclear revela un enriquecimiento de los Términos GO que describen funciones que están bien en línea con las funciones conocidas de la membrana nuclear., Los Términos enriquecidos para el proceso biológico del dominio GO están principalmente relacionados con el transporte molecular (figura 5a). El análisis de enriquecimiento de la función Molecular del dominio GO da mejores resultados para términos relacionados con láminas, complejos de poros nucleares y tráfico nuclear (figura 5b).

figura 5a. análisis de enriquecimiento basado en ontología génica para el proteoma de membrana nuclear mostrando los Términos significativamente enriquecidos para el proceso biológico del dominio GO. Cada barra es clicable y da un resultado de búsqueda de proteínas que pertenecen a la categoría seleccionada.

figura 5b., Análisis de enriquecimiento basado en ontología genética para el proteoma de membrana nuclear que muestra los Términos significativamente enriquecidos para la función Molecular del dominio GO. Cada barra es clicable y da un resultado de búsqueda de proteínas que pertenecen a la categoría seleccionada.

proteínas de membrana Nuclear con múltiples ubicaciones

de las proteínas de membrana nuclear identificadas en el Atlas celular, aproximadamente el 85% (n=236) también se localizan a otros compartimentos celulares (Figura 6). El 30% (n=82) de toda la proteína de membrana nuclear solo se localiza a otras estructuras nucleares., La gráfica de red muestra que las ubicaciones más comunes compartidas con la membrana nuclear son el nucleoplasma, el citosol y las vesículas, con nucleoplasma y vesículas sobrerrepresentadas. La localización tanto a la membrana nuclear como al nucleoplasma podría resaltar proteínas que se localizan al nucleoplasma y se enriquecen en la superficie interna de la membrana nuclear o lámina nuclear, tal vez dependiendo del tipo o estado celular., La localización a la membrana nuclear y vesículas podría reflejar el hecho de que la membrana nuclear está conectada a las vías secretoras a través de su asociación con el ER y/o resaltar proteínas involucradas en el transporte nuclear. Ejemplos de proteínas multilocalizantes dentro del proteoma de membrana nuclear se pueden ver en la Figura 7.

Figura 6. Gráfica de red interactiva de proteínas de membrana nuclear con múltiples localizaciones. Los números en los nodos de conexión muestran las proteínas que están localizadas en la membrana nuclear y en una o más ubicaciones adicionales., Solo se muestran los nodos de conexión que contienen más de una proteína y al menos el 0,5% de proteínas en el proteoma de membrana nuclear. Los tamaños de los círculos están relacionados con el número de proteínas. Los nodos de color cian muestran combinaciones que están significativamente sobrerrepresentadas, mientras que los nodos de color magenta muestran combinaciones que están significativamente subrepresentadas en comparación con la probabilidad de observar esa combinación basada en la frecuencia de cada anotación y una prueba hipergeométrica (p?0.05). Tenga en cuenta que este cálculo solo se realiza para proteínas con localizaciones duales., Cada nodo es clickable y da como resultado una lista de todas las proteínas que se encuentran en los orgánulos conectados.

EMD – U-251 MG
MX1 – U-2 OS
TOR1A – MCF7

Figura 7. Examples of multilocalizing proteins in the nuclear membrane proteome (en inglés). Los ejemplos muestran combinaciones comunes o sobrerrepresentadas para proteínas multilocalizantes en el proteoma de membrana nuclear. Se sabe que la EMD está involucrada en múltiples procesos, por ejemplo, la formación y estabilización de actina. La EMD se localiza en la membrana nuclear y el ER (detectado en células U-251)., MX1 inhibe la replicación del virus al prevenir la importación nuclear de compartimentos virales, y es una proteína de membrana periférica. MX1 se localiza en la membrana nuclear y el citosol (detectado en las células U-2 OS). TOR1A realiza una variedad de tareas como el plegado de proteínas y el control del movimiento celular. Se localiza en la membrana nuclear y en las vesículas (detectadas en las células MCF7).,

niveles de expresión de proteínas de membrana nuclear en el tejido

El análisis del transcriptoma y la clasificación de genes en categorías de distribución tisular (Figura 8) muestra que los genes que codifican proteínas de membrana nuclear muestran una distribución similar entre estas clases como todos los genes presentados en el Atlas celular.

Figura 8. Gráfico de barras que muestra el porcentaje de genes en diferentes categorías de distribución tisular para genes codificadores de proteínas asociados a la membrana nuclear en comparación con todos los genes en el Atlas celular., Asterisco marca una desviación estadísticamente significativa (p≤0.05) en el número de genes en una categoría basada en una prueba estadística binomial. Cada barra es clicable y da un resultado de búsqueda de proteínas que pertenecen a la categoría seleccionada.

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