Я́дерные тельца́ (англ. nuclear bodies) — субкомпартменты внутри ядра, не окружённые мембранами[1], но представляющие собой отдельные сущности на морфологическом и молекулярном уровне. К числу ядерных телец относятся ядрышко, тельце Кахаля, спеклы, параспеклы и др. Тем не менее, в основе биогенеза ядерных телец лежат одни и те же общие принципы, такие как способность к формированию de novo, самоорганизация и роль РНК как структурного элемента. Контроль биогенеза ядерных телец необходим для правильного изменения архитектуры ядра в ходе клеточного цикла и лежит в основе ответа клетки на внутри- и внеклеточные стимулы. Многие ядерные тельца осуществляют специфические функции — например, синтез и процессинг пре-рибосомных РНК в ядрышке, накопление и сборку компоментов сплайсосом в спеклах (см. ниже) или накопление молекул РНК в параспеклах?!. Механизмы, которые обеспечивают выполнение ядрышковыми тельцами этих функций, очень разнообразны. В некоторых случаях ядерное тельце может служить местом протекания определённых процессов, например, транскрипции. В других случаях ядерные тельца, по-видимому, опосредованно регулируют локальные концентрации своих компонентов в нуклеоплазме. Хотя большинство ядерных телец имеет сферическую форму, большинство из них можно идентифицировать по уникальной морфологии, которая выявляется при помощи электронной микроскопии, и по расположению в ядре. Подобно цитоплазматическим органеллам, ядерные тельца содержат специфический набор белков, которые определяют их структуру на молекулярном уровне. Из-за отсутствия мембран структурная целостность ядерных телец целиком обеспечивается белок-белковыми и РНК-белковыми взаимодействиями[2].
Содержание
- 1 Физические свойства
- 2 Динамика
- 3 Формирование
- 4 Ядерные тельца и митоз
- 5 Разнообразие
- 6 Примечания
- 7 Литература
Физические свойства
Многие ядерные тельца ведут себя подобно капле вязкой жидкости. Например, в ооцитах лягушки Xenopus ядрышки имеют почти идеально сферическую форму. Когда два ядрышка встречаются, они сливаются друг с другом, образуя ядрышко большего размера. Подобное слияние описано для телец Кахаля, телец гистоновых локусов, ядерных спекл и других. Однако некоторые ядерные тельца, например, ядрышко, состоят из нескольких структурных компонентов, о чём свидетельствуют данные электронной микроскопии. На первый взгляд, это противоречит представлению о ядерных тельцах как о каплях вязкой жидкости. В ооцитах Xenopus и гранулярный компонент, и плотный фибриллярный компонент ядрышек могут подвергаться слиянию и обмениваться белками, но гранулярный компонент делает это быстрее. Ключевые белки грануляного и плотного фибриллярного компонентов — нуклеофозмин и фибрилларин соответственно — в очищенном виде могут формировать капли в присутствии РНК, однако капли нуклеофозмина сливаются и обмениваются белками быстрее, чем белки фибрилларина. Физически капли нуклеофозмина представляют собой вязкую жидкость, а капли фибрилларина вязкоэластичны, что и объясняет их замедленную динамику. Когда очищенные нуклеофозмин и фибрилларин объединяют в одну каплю, они образуют несмешивающиеся фазы, похожие на ядрышки: маленькие капельки фибрилларина находятся внутри более крупных капель нуклеофозмина. Несмешиваемость фаз обеспечивается разностью в поверхностном натяжении, так как капли фибрилларина в водном растворе более гидрофобны, чем капли нуклеофозмина. Возможно, похожим образом объясняется неспособность разных ядерных телец сливаться друг с другом. Например, ядрышки и тельца Кахаля нередко находятся в близком контакте, но никогда не сливаются, возможно, из-за высокого межфазного энергетического барьера[3].
Динамика
Общим свойством всех ядерных телец является их структурная стабильность. Отдельные ядерные тельца различимы на протяжении интерфазы — от начала G1-фаза до выхода из G2-фазы. В течение интерфазы ядерные тельца подвергаются динамическим перемещениям внутри ядра, причём чем крупнее тельце, тем меньше оно перемещается. Крупные тельца, такие как ядрышки и спеклы, достигающие 2—3 мкм в диаметре, неподвижны и подвергаются лишь ограниченному локальному движению. Более мелкие тельца, такие как тельца Кахаля и PML-тельца, имеющие размер от 500 нм до 1 мкм, интенсивно перемещаются по ядру и претерпевают частые слияния и разделения[4].
Несмотря на общую структурную стабильность, ядерные тельца характеризуются значительной внутренней динамичностью. Основным компонентом ядрышковых телец являются белки, которые, кроме того, присутствуют и в нуклеоплазме, хотя в существенно меньшей концентрации. Эксперименты по фотоотбеливанию показали, что ядерные тельца интенсивно обмениваются с нуклеоплазмой своими основными компонентами. В течение нескольких минут молекулярный состав ядерных телец полностью обменивается на прежде нуклеоплазматические молекулы[4].
Из-за отсутствия окружающих мембран форма и размер ядерных телец определяется суммой взаимодействий молекул, входящих в их состав. Среди таких взаимодействий не выявлено ковалентных, поэтому молекулы внутри телец взаимодействуют друг с другом посредством нековалентных слабых связей. Ключевым определяющим фактором является баланс приходящих и уходящих молекул: при увеличении потока приходящих молекул размер тельца увеличивается, а его снижение или увеличение потока уходящих молекул приводит к уменьшению тельца. Молекулярные механизмы, определяющие такой баланс, плохо изучены, однако в их число входят посттрансляционные модификации белков, входящих в состав ядерных телец. Контроль количества ядерных телец также плохо понятен. Даже количество ядрышек, которые формируются только вокруг фиксированного числа участков хромосом — ядрышковых организаторов — варьирует между разными тканями и типами клеток. Известно, что количество телец Кахаля регулируется маркерным белком коилином: если несколько ключевых сайтов фосфорилирования этого белка мутируют, количество телец Кахаля сокращается. Более того, размер и количество ядерных телец зависят от физиологических условий. Так, число ядрышек увеличено в активно пролиферирующих клетках. В лимфоцитах, которые активно синтезируют белки и потому нуждаются в больших количествах рРНК, ядрышки увеличиваются в размерах. Количество PML-телец положительно связано со стрессовыми условиями[5].
Формирование
По способу формирования ядерные тельца можно разделить на два класса: тельца, зависящие от активности, и не зависящие от активности. К первому классу относятся тельца, которые формируются в местах протекания определённых ядерных процессов, таких как транскрипция, и их морфология строго зависит от интенсивности процесса. К числу таких телец относится ядрышко, которое формируется на транскрибирующихся кластерах генов рРНК (ядрышковых организаторах). При подавлении транскрипции рДНК ядрышко подвергается быстрой структурной реорганизации, а доставка в ядро дополнительных генов рРНК на плазмидах приводит к появлению дополнительных ядрышек. Тельца гистоновых локусов формируются вокруг генов гистонов при активации транскрипции этих генов в начале репликации ДНК в ходе S-фазы. К этому же классу относятся стрессовые ядерные тельца и ядерные спеклы. Ко второму классу относятся тельца, для формирования которых нет нужды в каком-то ядерном процессе. Такие ядерные тельца образуются в нуклеоплазме и впоследствии могут ассоциироваться с каким-то конкретным местом в ядре. Таковы тельца Кахаля и PML-тельца. Иногда они располагаются в определённых местах ядра и даже связаны со специфическими локусами, однако формируются в нуклеоплазме и приобретают такую связь позже. Например, при активации гены малых ядерных РНК U2 они подвергаются направленному, актин-зависимому перемещению к ранее сформированным тельцам Кахаля[6].
Формирование ядерного тельца начинается с события нуклеации. В ходе нуклеации ключевые компоненты тельца утрачивают подвижность, группируются вместе и привлекают другие «строительные блоки». В случае телец, зависящих от активности, нуклеацию запускают процессы, необходимые для формирования телец. В случае ядрышка нуклеация происходит при накоплении ядрышковых белков на рДНК и пре-рРНК, а в случае телец гистоновых локусов — при скоплении факторов процессинга 3′-конца гистоновых пре-мРНК. У телец, не зависящих от активности, нуклеаторами, вероятно, служат структурные белки или РНК, однако к настоящему моменту подобные нуклеаторы не были идентифицированы[7].
Некоторые ядерные тельца могут формироваться de novo (с нуля) в физиологических или экспериментальных условиях. Например, возможно формирование ядрышек de novo при введении в клетки минигенов рРНК в составе плазмид. Подобное явление описано для оогенеза у лягушки Xenopus, в ооцитах которой при оогенезе происходит амплификация тысяч внехромосомных генов рРНК и попутное формирование множества маленьких ядрышек. Ядерные спеклы тоже могут формироваться de novo при активации процессов транскрипции в клетке после глобального подавления. При вирусных инфекциях происходит быстрое формирование PML-телец: ключевые белки PML-телец окружают вирусный геном с образованием полноценного тельца. Эта реакция, по-видимому, служит реакцией врождённого иммунитета, направленной против вирусов. Однако наиболее отчётливо формирование de novo показано для телец Кахаля. Если в клетках, в норме не имеющих телец Кахаля, временно вызвать сверхэкспрессию компонентов этих телец, то тельца Кахаля действительно будут формироваться. Кроме того, если искусственно иммобилизировать на хроматине в случайных локусах компоненты телец Кахаля, то они будут формироваться в этих местах[8].
В состав многих ядерных телец входят молекулы РНК, и они нередко играют важную роль в сборке этих телец. РНК может участвовать в биогенезе ядерных телец двумя способами. Во-первых, РНК могут служить шаблонами для сборки телец, например, в случае большинства телец, зависящих от активности, которые формируются вокруг сайтов с активной транскрипцией. Такие РНК привлекают входящие в состав ядерных телец РНК-связывающие белки, запуская формирование ядрышка. Во-вторых, РНК может выступать архитектурным элементом в ядерных тельцах. Например, для формирования параспекл необходима NEAT1 (также известная как MEN-ε/β) — длинная стабильная полиаденилированная молекула РНК, локализованная в ядре. Нокдаун этой РНК при помощи РНК-интерференции приводит к разрушению параспекл. Кроме того, параспеклы не выявляются в ядрах человеческих эмбриональных стволовых клеток, которые не экспрессируют NEAT1[9].
Теоретически возможно два основных механизма сборки ядерных телец:
- Сборка может включать ряд последовательных жёстко контролируемых шагов;
- Сборка может происходить в результате случайных взаимодействий компонентов ядерных телец без чёткого порядка.
Описанный выше эксперимент по сборке телец Кахаля в местах иммобилизации на хроматине ключевых компонентов этих телец свидетельствует в пользу последнего пути. Однако вопрос о том, что происходит при сборке телец, зависящих от активности, остаётся открытым[10].
В основе формирования ядерных телец могут лежать не только взаимодействия белок-белок и белок-РНК, но и жидкостно-жидкостные фазовые переходы (англ. Liquid–liquid phase transitions), которые обеспечиваются способствующими агрегации доменами белков ядерных телец. С помощью модели фазовых переходов можно объяснить жидкостно-подобные свойства ядерных телец, такие как способность к слиянию и разделению, а также их быструю внутриядерную динамику. Экспериментально показано, что белки hnRNPA1 и FUS, входящие в состав цитоплазматических стрессовых гранул и параспекл, могут обеспечивать жидкостно-жидкостное разделение фаз (англ. liquid–liquid phase separation, LLPS) в присутствии РНК. Показано, что некоторые белковые домены подвергаются LLPS, только когда комбинируются в особых концентрациях. В каждом ядерном тельце может быть своё соотношение белков, обеспечивающих LLPS. LLPS подвергаются белковые домены, связанные с агрегацией, такие как прионоподобные домены, а также домены, способствующие полимеризации (например, биспиральный домен (англ. coiled-coil))[11].
Ядерные тельца и митоз
Сборка и разборка ядерных телец играют важную роль в их наследовании дочерними клетками при делении. Некоторые ядерные тельца, которые присутствуют в клетках в большом количестве копий, при митозе не разбираются, а разделяются примерно поровну между дочерними клетками за счёт их случайного распределения по объёму клетки. Другие ядерные тельца, напротив, разбираются при клеточном делении и снова собираются при вступлении дочерних клеток в G1-фазу[12].
Так, при митозе ядрышко разбирается, поскольку транскрипция рРНК приостанавливается из-за фосфорилирования транскрипционных факторов РНК-полимеразы I, а также факторов процессинга рРНК. В начале профазы на периферии конденсированных хромосом накапливаются непроцессированные или частично процессированные пре-рРНК вместе со многими факторами процессинга. После разрушения ядерной оболочки они выходят в цитоплазму, и в анафазе формируют множество очень подвижных мелких телец. В начале телофазы, когда происходит восстановление транскрипции генов рРНК, эти мелкие тельца разбираются, и далее пре-рРНК и факторы процессинга образуют проядрышковые тельца (англ. prenucleolar bodies) в нуклеоплазме только что сформированных ядер дочерних клеток. В конце телофазы хромосомы деконденсируются, и пре-рРНК и факторы процессинга выходят из проядрышковых телец, формируя ядрышко вокруг ядрышковых организаторов. Для формирования ядрышка после митоза также необходимы активность РНК-полимеразы I и возобновление процессинга пре-рРНК[13].
В начале митоза ядерные спеклы разбираются, а их компоненты распределяются беспорядочно по цитоплазме. Сборка спекл начинается в телофазе. Параспеклы остаются стабильными на протяжении всего клеточного цикла вплоть до анафазы, когда они становятся беспорядочно разбросанными по клетке (цитоплазматические параспеклы). Цитоплазматические параспеклы исчезают в начале телофазы, а формирование ядерных параспекл начинается по завершении клеточного деления. Тельца гистоновых локусов существуют до ранней прометафазы и окончательно разбираются в метафазе, а заново образуются в телофазе. Тельца Кахаля в начале митоза не разбираются, а выходят в цитоплазму, где не находятся в физическом контакте с конденсированными хромосомами. Количество и размер телец Кахаля почти не меняется от метафазы до телофазы. Когда в телофазе формируется ядерная оболочка, цитоплазматические тельца Кахаля разбираются, а ключевой компонент телец Кахаля — белок коилин — быстро заходит в ядро, где поначалу локализуется беспорядочно, но к G1-фазе в дочерних клетках формируются нормальные ядерные тельца Кахаля. Количество PML-телец в начале митоза уменьшается, поскольку их главный компонент — белок PML — образует характерные митотические скопления, утрачивая связь с другими белками PML-телец. Образование в ядре PML-телец начинается в G1-фазе, однако даже в течение G1-фазы в цитоплазме всё ещё обнаруживаются большие скопления белка PML, которые далее медленно сокращаются[14].
Разнообразие
В таблице ниже перечислены ключевые ядерные тельца, их свойства и выполняемые функции[2].
Ядерное тельце | Функции | Характерные компоненты | Типичный размер (в мкм) | Количество на ядро |
---|---|---|---|---|
Ядрышко | Биогенез рибосом | Машинерия РНК-полимеразы I[en], факторы процессинга рРНК и сборки рибосомных субъединиц | 3—8 | 1—4 |
Спеклы | Накопление и сборка факторов сплайсинга | Факторы сплайсинга пре-мРНК | 2—3 | 20—50 |
Стрессовые ядерные тельца | Регуляция транскрипции и сплайсинга в условиях стресса | HSF1[en], HAP | 1—2 | 3—6 |
Тельце гистоновых локусов | Процессинг пре-мРНК гистонов | NPAT[en], FLASH, U7[en] мяРНП | 0,2—1,2 | 2—4 |
Тельце Кахаля | Биогенез, созревание и кругооборот малых РНК | Коилин, SMN[en] | 0,2—1,5 | 1—10 |
PML-тельце | Регуляция стабильности генома, репарация ДНК, контроль транскрипции, защита от вирусов | PML | 0,1—1 | 10—30 |
Параспеклы | Регуляция мРНК, редактирование РНК | Некодирующие РНК NEAT1/MENε/β, белки PSP1, p54nrb/NONO | 0,2—1 | 2—20 |
Околоядрышковый компартмент | Посттранскрипционная регуляция набора РНК, синтезированных РНК-полимеразой III?! | PTB | 0,2—1 | 1—2 |
Ядрышко
Основная статья: Ядрышко Электронная микрофотография клеточного ядра, ядрышко темно окрашено
Ядрышко — это отдельная плотная структура в ядре. Она не окружена мембраной и формируется в области расположения рДНК — тандемных повторов генов рибосомной РНК (рРНК), называемых ядрышковыми организаторами. Главная функция ядрышка — синтез рРНК и образование рибосом. Структурная целостность ядрышка зависит от его активности, и инактивация генов рРНК приводит к смешению ядрышковых структур[15].
На первой стадии образования рибосом фермент РНК-полимераза I транскрибирует рДНК и образует пре-рРНК, которая далее разрезается на 5,8S, 18S и 28S рРНК[16]. Транскрипция и посттранскрипционный процессинг рРНК происходят в ядрышке при участии малых ядрышковых РНК (snoРНК), некоторые из которых происходят из сплайсированных интронов мРНК генов, кодирующих белки, связанные с работой рибосом. Собранные рибосомные субъединицы — это самые крупные структуры, проходящие через ядерные поры[17].
При рассматривании под электронным микроскопом в ядрышке можно выделить три компонента: фибриллярные центры (ФЦ), окружающий их плотный фибриллярный компонент (ПФК) и гранулярный компонент (ГК), который, в свою очередь, окружает ПФК. Транскрипция рРНК происходит в ФЦ и на границе ФЦ и ПФК, поэтому при активации образования рибосом ФЦ становятся хорошо различимы. Разрезание и модификации рРНК происходят в ПФК, а последующие этапы образования рибосомных субъединиц, включающие загрузку рибосомных белков, происходят в ГК[16].
Тельце Кахаля
Основная статья: Тельце Кахаля Ядра клеток мыши (синие), содержащие тельца Кахаля (зелёные точки). Изображение получено методом флуоресцентной микроскопии (коилин — маркер телец Кахаля — сращён с зелёным флуоресцентным белком)
Тельце Кахаля (ТК) — ядерное тельце, имеющееся у всех эукариот. Оно идентифицируется по наличию сигнатурного белка коилина и специфических РНК (scaРНК). В ТК также содержится белок SMN (англ. survival of motor neurons). В ТК наблюдается высокая концентрация сплайсирующих малых ядерных рибонуклеопротеинов (мяРНП) и других факторов процессинга РНК, поэтому считается, что ТК служат местами сборки и/или посттранскрипционной модификации факторов сплайсинга. ТК присутствует в ядре во время интерфазы, но исчезает в митозе. В биогенезе ТК прослеживаются свойства самоорганизующейся структуры[18].
Когда внутриклеточная локализация SMN впервые изучалась методом иммунофлуоресценции, то белок обнаруживался во всей цитоплазме, а также в ядрышковом тельце, сходном по размеру с ТК и часто расположенном рядом с ТК. По этой причине данное тельце было названо «близнецом ТК» (англ. gemini of CB) или просто gem. Однако оказалось, что линия клеток HeLa, в которой было открыто новое тельце, была необычной: в других линиях клеток человека, а также у плодовой мушки Drosophila melanogaster SMN колокализовался с коилином в ТК. Поэтому в общем случае SMN можно рассматривать как важный компонент ТК, а не как маркер отдельного ядерного тельца[19].
Тельце гистоновых локусов
Тельце гистоновых локусов (англ. histone locus body, HLB) содержит факторы, необходимые для процессинга пре-мРНК гистонов. Как и следует из названия, тельца гистоновых локусов ассоциированы с генами, кодирующими гистоны; поэтому предполагается, что в тельцах гистоновых локусов концентрируются факторы сплайсинга. Тельце гистоновых локусов присутствует в клетке во время интерфазы и исчезает с наступлением митоза. Тельце гистоновых локусов нередко рассматривается вместе с тельцем Кахаля по нескольким причинам. Во-первых, в некоторых тельцах гистоновых локусов содержится маркер телец Кахаля — коилин. Во-вторых, эти тельца нередко физически находятся рядом, поэтому между ними наблюдается некоторое взаимодействие. Наконец, очень крупные тельца Кахаля ооцитов земноводных обладают свойствами обоих телец[18].
PML-тельца
Основная статья: PML-тельца
Тельца промиелоцитной лейкемии (англ. Promyelocytic leukaemia bodies), или PML-тельца — сферические тельца, разбросанные по всей нуклеоплазме и достигающие около 0,1—1,0 мкм в диаметре. Они известны также под такими названиями, как ядерный домен 10 (англ. nuclear domain 10 (ND10)), тельца Кремера (англ. Kremer bodies) и онкогенные домены PML (англ. PML oncogenic domains). Тельца PML названы по одному из своих ключевых компонентов — белку промиелоцитной лейкемии (PML). Они часто наблюдаются ассоциированными с тельцами Кахаля и тельцами деления (англ. cleavage body)[20]. PML-тельца принадлежат ядерному матриксу и могут быть задействованы в таких процессах, как репликация ДНК, транскрипция и эпигенетический сайленсинг генов[21]. Ключевым фактором организации этих телец выступает белок PML, который привлекает другие белки; последние, по современным представлениям, объединены лишь тем, что они SUMOилированы?!. Мыши, у которых ген PML делетирован, лишены PML-телец, однако развиваются и живут нормально, поэтому PML-тельца не выполняют незаменимых биологических функций[21].
Спеклы
Спеклы (англ. speckle) — это ядерные тельца, которые содержат факторы сплайсинга пре-мРНК и располагаются в интерхроматиновых участках нуклеоплазмы клеток млекопитающих. При флуоресцентной микроскопии спеклы выглядят как пятнистые тельца неправильной формы, различных размеров, а при электронной микроскопии они выглядят как кластеры интерхроматиновых гранул. Спеклы — динамические структуры, и содержащиеся в них белки и РНК могут перемещаться между спеклами и другими ядерными тельцами, включая участки активной транскрипции. На основании исследований состава, структуры и поведения спеклов была создана модель, объясняющая функциональную компартментализацию ядра и организацию машинерии экспрессии генов[22], сплайсирующих малые ядерные рибонуклеопротеины[23][24] и другие белки, необходимые для сплайсинга пре-мРНК[25]. Из-за изменяющихся потребностей клетки состав и расположение спеклов изменяется согласно транскрипции мРНК и посредством регуляции фосфорилирования специфических белков[26]. Сплайсирующие спеклы также известны как ядерные спеклы, компартменты сплайсирующих факторов, кластеры интерхроматиновых гранул и B-снурпосомы (англ. B snurposomes)[27]. B-снурпосомы найдены в ядрах ооцитов земноводных и зародышах плодовой мушки Drosophila melanogaster[28]. На электронных микрофотографиях B-снурпосомы предстают прикреплёнными к тельцам Кахаля или отдельно от них. Кластеры интерхроматиновых гранул служат местами скопления факторов сплайсинга[29].
Параспеклы
Микрофотография клеток HeLa с меченым белком параспекл PSP1: 1. цитоплазма; 2. ядро; 3. ядрышко; 4. параспеклы
Параспеклы — это ядерные тельца неправильной формы, располагающиеся в интерхроматиновом пространстве ядра[30]. Впервые они были описаны у клеток HeLa, у которых имеется 10—30 параспеклов на ядро, но сейчас параспеклы обнаружены во всех первичных клетках человека, в клетках трансформированных линий и на срезах тканей[31]. Своё название они получили из-за своего расположения в ядре — вблизи спеклов[30].
Параспеклы — динамические структуры, которые изменяются в ответ на изменения в метаболической активности клетки. Они зависят от транскрипции[30], и в отсутствие транскрипции, проводимой РНК-полимеразой II, параспеклы исчезают, а все входящие в их состав белки (PSP1, p54nrb, PSP2, CFI(m)68 и PSF) формируют серповидный околоядрышковый кэп. Этот феномен наблюдается в ходе клеточного цикла: параспеклы присутствуют в интерфазе и всех фазах митоза, за исключением телофазы. В ходе телофазы формируются дочерние ядра, и РНК-полимераза II ничего не транскрибирует, поэтому белки параспеклов и формируют околоядрышковый кэп[31]. Параспеклы участвуют в регуляции экспрессии генов, накапливая те РНК, где есть двухцепочечные участки, которые подвергаются редактированию, а именно превращению аденозина в инозин. Благодаря этому механизму параспеклы задействованы в контроле экспрессии генов при дифференцировке, вирусной инфекции и стрессе[32].
Околоядрышковый компартмент
Основная статья: Околоядрышковый компартмент
Околоядрышковый компартмент (ОК) — ядерное тельце неправильной формы, которое характеризуется тем, что располагается на периферии ядрышка. Несмотря на физическую связь, эти два компартмента структурно различны. Обычно ОК обнаруживают в клетках злокачественных опухолей[33]. ОК — динамическая структура, и содержит очень много РНК-связывающих белков и РНК-полимеразу III. Структурная стабильность ОК обеспечивается транскрипцией, осуществляемой РНК-полимеразой III, и наличием ключевых белков. Поскольку присутствие ОК обычно связано со злокачественностью и со способностью к метастазированию, их рассматривают как потенциальные маркеры рака и других злокачественных опухолей. Показана ассоциация ОК со специфическими локусами ДНК[34].
Стрессовые ядерные тельца
Стрессовые ядерные тельца формируются в ядре при тепловом шоке. Они образуются при непосредственном взаимодействии транскрипционного фактора теплового шока 1 (HSF1[en]) и перицентрических тандемных повторов в последовательности сателлита III, что соответствует сайтам активной траснкрипции некодирующих транскриптов сателлита III. Распространено мнение, что такие тельца соответствуют очень плотно упакованным формам рибонуклеопротеиновых комплексов. Считается, что в клетках, подвергающихся стрессу, они участвуют в быстрых, временных и глобальных изменениях в экспрессии генов посредством различных механизмов — например, ремоделирования хроматина и захватывания факторов транскрипции и сплайсинга. В клетках, находящихся в нормальных (не стрессовых) условиях, стрессовые ядерные тельца обнаруживаются редко, однако их количество резко увеличивается под действием теплового шока. Стрессовые ядерные тельца найдены только в клетках человека и других приматов[35].
Ядерные тельца-сироты
Ядерные тельца-сироты (англ. orphan nuclear bodies) — нехроматиновые ядерные компартменты, которые исследованы гораздо хуже, чем другие хорошо охарактеризованные структуры ядра. Некоторые из них выступают как места, в которых белки модифицируются белками SUMO и/или происходит протеасомная деградация белков, помеченных убиквитином[36]. Ниже в таблице приведены характеристики известных ядерных телец-сирот[37].
Ядерное тельце | Описание | Типичный размер (в мкм) | Количество на ядро |
---|---|---|---|
Кластосома | Концентрирует протеасомные комплексы 20S и 19S и белки, связанные с убиквитином. Обнаруживается, главным образом, тогда, когда стимулируется активность протеасом, и разбирается при ингибировании активности протеасом. | 0,2—1,2 | 0—3 |
Тельце деления (англ. cleavage body) | Обогащено факторами деления CstF[en] и CPSF[en], а также белком DDX1[en], содержащим DEAD-бокс[en]. Обнаруживается в основном в S-фазе, ингибирование транскрипции на него не влияет. | 0,2—1,0 | 1—4 |
Домен OPT | Обогащён факторами транскрипции Oct1[en] и PTF. Частично колокализуется с сайтами транскрипции. Обнаруживается в основном в поздней G1-фазе, разбирается при ингибировании транскрипции. | 1,0—1,5 | 1—3 |
Тельце Polycomb | Обнаруживается в клетках человека и дрозофилы, обогащено белком PcG. У человека накапливает белки RING1, BMI1[en], HPC, может быть связано с околоцентромерным гетерохроматином. | 0,3—1,0 | 12—16 |
Тельце Sam68 | Накапливает белок Sam68 и схожие с ним белки SLM-1 и SLM-2. Разбирается при ингибировании транскрипции. Вероятно, обогащено РНК. | 0,6—1,0 | 2—5 |
Тельце SUMO | Обогащено белками SUMO и SUMO-конъюгирующим ферментом Ubc9[en]. Концентрирует транскрипционные факторы pCREB, CBP, c-Jun[en]. | 1—3 | 1—3 |
Примечания
- ↑ Кассимерис Л., Лингаппа В. Р., Плоппер Д. . Клетки по Льюину. — М.: Лаборатория знаний, 2016. — 1056 с. — ISBN 978-5-906828-23-1. — С. 410.
- ↑ 1 2 The Nucleus, 2011, p. 311, 313.
- ↑ Weber S. C. Sequence-encoded material properties dictate the structure and function of nuclear bodies. (англ.) // Current opinion in cell biology. — 2017. — Vol. 46. — P. 62—71. — doi:10.1016/j.ceb.2017.03.003. — PMID 28343140. [исправить]
- ↑ 1 2 The Nucleus, 2011, p. 312.
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 312—315.
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 315—316.
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 316.
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 316—317.
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 317—318.
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 318.
- ↑ Staněk D., Fox A. H. Nuclear bodies: news insights into structure and function. (англ.) // Current opinion in cell biology. — 2017. — Vol. 46. — P. 94—101. — doi:10.1016/j.ceb.2017.05.001. — PMID 28577509. [исправить]
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 319.
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 319—320.
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 320—322.
- ↑ Hernandez-Verdun D. Nucleolus: from Structure to Dynamics // Histochemistry and Cell Biology. — 2006. — Vol. 125, no. 1-2. — P. 127—137. — doi:10.1007/s00418-005-0046-4. — PMID 16328431. [исправить]
- ↑ 1 2 Lamond A. I., Sleeman J. E. Nuclear Substructure and Dynamics // Current Biology. — 2003. — Vol. 13, no. 21. — P. 825—828. — PMID 14588256. [исправить]
- ↑ Lodish H., Berk A., Matsudaira P., Kaiser C. A., Krieger M., Scott M. P., Zipursky S. L., Darnell J. . Molecular Cell Biology. 5th edition. — N. Y.: W. H. Freeman, 2004. — ISBN 0-7167-2672-6.
- ↑ 1 2 The Nucleus, 2011, p. 235.
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 239.
- ↑ Dundr M., Misteli T. Functional Architecture in the Cell Nucleus // The Biochemical Journal. — 2001. — Vol. 356, Pt. 2. — P. 297—310. — PMID 11368755. [исправить]
- ↑ 1 2 Lallemand-Breitenbach V., de Thé H. PML Nuclear Bodies // Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. — 2010. — Vol. 2, no. 5. — P. a000661. — doi:10.1101/cshperspect.a000661. — PMID 20452955. [исправить]
- ↑ Lamond A. I., Spector D. L. Nuclear Speckles: a Model for Nuclear Organelles // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. — 2003. — Vol. 4, no. 8. — P. 605—612. — doi:10.1038/nrm1172. — PMID 12923522. [исправить]
- ↑ Tripathi K., Parnaik V. K. Differential Dynamics of Splicing Factor SC35 During the Cell Cycle // Journal of Biosciences. — 2008. — Vol. 33, no. 3. — P. 345—354. — PMID 19005234. [исправить]
- ↑ Tripathi K., Parnaik V. K. Differential Dynamics of Splicing Factor SC35 During the Cell Cycle // Journal of Biosciences. — 2008. — Vol. 33, no. 3. — P. 345—354. — PMID 19005234. [исправить]
- ↑ Lamond A. I., Spector D. L. Nuclear Speckles: a Model for Nuclear Organelles // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. — 2003. — Vol. 4, no. 8. — P. 605—612. — doi:10.1038/nrm1172. — PMID 12923522. [исправить]
- ↑ Handwerger K. E., Gall J. G. Subnuclear Organelles: New Insights into Form and Function // Trends in Cell Biology. — 2006. — Vol. 16, no. 1. — P. 19—26. — doi:10.1016/j.tcb.2005.11.005. — PMID 16325406. [исправить]
- ↑ Cellular component — Nucleus speckle (неопр.). // UniProt: UniProtKB. Дата обращения: 30 августа 2013.
- ↑ Gall J. G., Bellini M., Wu Zheng’an, Murphy C. Assembly of the Nuclear Transcription and Processing Machinery: Cajal Bodies (Coiled Bodies) and Transcriptosomes // Molecular Biology of the Cell. — 1999. — Vol. 10, no. 12. — P. 4385—4402. — PMID 10588665. [исправить]
- ↑ Matera A. G., Terns R. M., Terns M. P. Non-coding RNAs: Lessons from the Small Nuclear and Small Nucleolar RNAs // Nature Reviews. Molecular Cell Biology. — 2007. — Vol. 8, no. 3. — P. 209—220. — doi:10.1038/nrm2124. — PMID 17318225. [исправить]
- ↑ 1 2 3 Fox A. H., Lam Yun Wah, Leung A. K. L., Lyon C. E., Andersen J., Mann M., Lamond A. I. Paraspeckles: a Novel Nuclear Domain // Current Biology. — 2002. — Vol. 12, no. 1. — P. 13—25. — PMID 11790299. [исправить]
- ↑ 1 2 Fox A. H., Bond C. S., Lamond A. I. P54nrb Forms a Heterodimer with PSP1 That Localizes to Paraspeckles in an RNA-dependent Manner // Molecular Biology of the Cell. — 2005. — Vol. 16, no. 11. — P. 5304—5315. — doi:10.1091/mbc.E05-06-0587. — PMID 16148043. [исправить]
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 274.
- ↑ Pollock C., Huang Sui. The Perinucleolar Compartment // Journal of Cellular Biochemistry. — 2009. — Vol. 107, no. 2. — P. 189—193. — doi:10.1002/jcb.22107. — PMID 19288520. [исправить]
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 264.
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 288.
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 300.
- ↑ The Nucleus, 2011, p. 301.
Литература
- The Nucleus / Tom Misteli, David L. Spector. — New York: Cold Spring Harbor Perpectives in Biology, 2011. — 463 p. — ISBN 978-0-87969-894-2.