membrana nucleară

structura membranei nucleare

membrana nucleară, cunoscută și sub denumirea de plic nuclear, constă din două bistraturi lipidice. Membrana exterioară este contiguă cu reticulul endoplasmatic (ER), în timp ce membrana interioară este căptușită de o rețea fibrilară formată din proteine nucleare intermediare ale filamentului, cunoscute sub numele de lamele nucleare. Lamina nucleară oferă suport structural și acționează ca un punct de ancorare pentru cromatină, jucând astfel un rol important în organizarea nucleară., S-a sugerat că laminele pot participa, de asemenea, la repararea ADN-ului, precum și la reglarea replicării și transcrierii ADN (Dechat T et al. (2008)). Laminele sunt clasificate ca tip A sau B și prezintă diferite proprietăți biochimice și funcționale în ceea ce privește punctele izoelectrice și comportamentul în timpul mitozei. În timpul mitotic faza de diviziune celulară, de tip B lamins va rămâne asociat cu membrane, întrucât Un tip lamins sunt solubilizat și dispersate (Gruenbaum Y et al. (2005); Stuurman N și colab. (1998))., O selecție de proteine adecvate ca markeri pentru lamina nucleară și membrana nucleară poate fi găsită în tabelul 1. O listă a proteinelor membranei nucleare foarte exprimate, inclusiv laminele, sunt rezumate în tabelul 2.Tabelul 1. Selectarea proteinelor adecvate ca markeri pentru membrana nucleară.,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., Foarte exprimate proteine membranare nucleara singur localizate pe diferite linii celulare.,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., Membranele sunt conectate între ele la complexe mari de proteine, cunoscute sub numele de complexe de pori nucleari, formând un număr mare de canale care permit transportul în și în afara nucleului. Fiecare complex de pori nucleari constă din 100-200 de proteine care formează o simetrie caracteristică a inelului de opt ori (Paine PL et al. (1975); Reichelt R și colab. (1990); CALLAN HG și colab. (1950)). La imagistica unei intersecții a celulei, membrana nucleară este vizibilă ca un cerc subțire de-a lungul marginii exterioare a nucleului, care este consecvent între liniile celulare (Figura 3)., Cu toate acestea, membrana nu este perfect netedă, iar cavitățile membranoase pot apărea ca cercuri mici sau puncte în interiorul nucleului, pentru a nu fi confundate cu corpurile nucleare.

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

Figura 3. Exemple de morfologie a membranei nucleare în diferite linii celulare, unde morfologia este relativ consistentă. Imaginile prezintă pete imunofluorescente ale proteinei LBR în celulele HEK 293, U-2 OS și RH-30.figura 4. Vedere 3D a membranei nucleare în U-2 OS, vizualizată prin colorarea imunofluorescentă a LMNB1., Morfologia membranei nucleare în celulele stem induse de om poate fi văzută în Exploratorul de celule Allen.

funcția membranei nucleare

membrana nucleară servește ca o barieră între nucleu și citoplasmă, separând reglarea genei și transcripția în nucleu de traducerea în citoplasmă (CALLAN HG et al. (1950); WATSON ML&perioadă; (1955)). Porii nucleari permit difuzia moleculelor mici, dar și transportul activ al moleculelor mai mari, cum ar fi ARN și proteine, prin membrana nucleară (Paine PL et al., (1975); BAHR GF și colab. (1954)). În acest sens, membrana nucleară creează atât o barieră, dar și o legătură, între nucleu și restul celulei. Membrana nucleară este o structură foarte dinamică, cu o compoziție care este modificată pe tot parcursul ciclului celular. După replicare în faza S, membrana nucleară se extinde în G2, dar apoi se descompune la intrarea în mitoză pentru a permite conectarea aparatului ax la cromatidele surori., Mecanismul de descompunere implică dezasamblarea complexelor porilor nucleari, depolimerizarea laminei nucleare, îndepărtarea proteinelor asociate cu membrana nucleară interioară. Reasamblarea membranei nucleare are loc după finalizarea mitozei (Terasaki m și colab. (2001); Dultz E și colab. (2008); Salina D și colab. (2002); Beaudouin J și colab. (2002); Gerace l și colab. (1980); Ellenberg J și colab. (1997); Yang l și colab. (1997)). Mutațiile genelor care codifică proteinele asociate laminei nucleare dau naștere la mai multe boli, numite colectiv laminopatii., Un exemplu este proteina emerină care mediază ancorarea membranei nucleare la citoschelet (Figura 6). Mutațiile genei EMD provoacă distrofie musculară Emery-Dreifuss( EDMD); o boală legată de cromozomul X caracterizată prin contracturi și, în multe cazuri, și cardiomiopatie (Bione s et al. (1994)).analiza ontologiei genetice (GO) a genelor care codifică proteinele localizate în principal pe membrana nucleară dezvăluie îmbogățirea Termenilor GO care descriu funcții care sunt bine în concordanță cu funcțiile cunoscute ale membranei nucleare., Termenii îmbogățiți pentru procesul biologic al domeniului GO sunt în mare parte legați de transportul molecular (figura 5a). Analiza de îmbogățire a funcției moleculare a domeniului GO oferă rezultate maxime pentru termenii legați de lamele, complexele porilor nucleari și traficul nuclear (figura 5b).figura 5a. analiza de îmbogățire bazată pe ontologie genetică pentru proteomul membranei nucleare care prezintă termenii semnificativ îmbogățiți pentru procesul biologic al domeniului GO. Fiecare bară poate face clic și oferă un rezultat al căutării proteinelor care aparțin categoriei selectate.

figura 5b., Analiza de îmbogățire bazată pe ontologie genetică pentru proteomul membranei nucleare care prezintă termenii semnificativ îmbogățiți pentru funcția moleculară a domeniului GO. Fiecare bară poate face clic și oferă un rezultat al căutării proteinelor care aparțin categoriei selectate.

proteinele membranei nucleare cu locații multiple

ale proteinelor membranei nucleare identificate în Atlasul celular, aproximativ 85% (n=236) se localizează și în alte compartimente celulare (Figura 6). 30% (n=82) din toate proteinele membranei nucleare se localizează numai la alte structuri nucleare., Rețeaua complot arată că cele mai frecvente locații partajate cu membrana nucleară sunt nucleoplasm, citosol și vezicule, cu nucleoplasm și vezicule fiind suprareprezentați. Localizare atât membrana nucleară și nucleoplasm ar putea evidenția proteine care localizeaza la nucleoplasm și sunt îmbogățite la suprafața interioară a membrana nucleară sau lamina nucleară, probabil, în funcție de tipul de celulă sau de stat., Localizarea membranei nucleare și a veziculelor ar putea reflecta faptul că membrana nucleară este conectată la căile secretorii prin asocierea sa cu ER și/sau evidențierea proteinelor implicate în transportul nuclear. Exemple de proteine multilocalizante din cadrul proteomului membranei nucleare pot fi văzute în Figura 7.figura 6. Complot rețea interactivă a proteinelor membranei nucleare cu mai multe localizări. Numerele din nodurile de legătură arată proteinele care sunt localizate la membrana nucleară și la una sau mai multe locații suplimentare., Sunt prezentate numai nodurile de conectare care conțin mai mult de o proteină și cel puțin 0,5% proteine din proteomul membranei nucleare. Dimensiunile cercului sunt legate de numărul de proteine. Cyan culoare noduri arată combinațiile care sunt suprareprezentați în mod semnificativ, în timp ce magenta culoare noduri arată combinațiile care sunt slab reprezentate în mod semnificativ în comparație cu probabilitatea de a observa că o combinație în funcție de frecvența de fiecare adnotare și o hipergeometrică test (p?0.05). Rețineți că acest calcul se face numai pentru proteine cu localizări duale., Fiecare nod este clicabil și are ca rezultat o listă a tuturor proteinelor care se găsesc în organele conectate.

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

Figura 7. Exemple de proteine multilocalizante în proteomul membranei nucleare. Exemplele arată combinații comune sau suprareprezentate pentru proteine multilocalizante în proteomul membranei nucleare. EMD este cunoscut a fi implicat în mai multe procese, de exemplu formarea și stabilizarea actinei. EMD este localizat la membrana nucleară și ER (detectat în celulele U-251)., MX1 inhibă replicarea virusului prin prevenirea importului nuclear al compartimentelor virale și este o proteină membranară periferică. MX1 este localizat la membrana nucleară și citosolul (detectat în celulele U-2 OS). TOR1A efectuează o varietate de sarcini, cum ar fi plierea proteinelor și controlul mișcării celulelor. Este localizat la membrana nucleară și veziculele (detectate în celulele MCF7).,

Expresie niveluri de membrana nucleară proteine în țesutul

Transcriptomului analiza și clasificarea genelor în distribuția tisulară categorii (Figura 8) arată că genele codifică membrana nucleară proteine prezintă o distribuție similară între aceste clase ca nu toate genele prezentate în Celulă Atlas.

figura 8. Bar plot care arată procentul de gene din diferite categorii de distribuție a țesuturilor pentru genele de codificare a proteinelor asociate membranei nucleare, comparativ cu toate genele din Atlasul celular., Asteriscul marchează o abatere semnificativă statistic (p≤0,05) a numărului de gene dintr-o categorie pe baza unui test statistic binomial. Fiecare bară poate face clic și oferă un rezultat al căutării proteinelor care aparțin categoriei selectate.

legături și publicații relevante