(linkki ei saatavilla)
Nukleoliini ( englanniksi Nucleolin, NCL ) on korkeammissa eukaryooteissa ( eläimissä , kasveissa ja hiivassa ) esiintyvä proteiini [1] . Ihmisillä sitä koodaa NCL - geeni [2] [3] , joka sijaitsee 2. kromosomissa lokuksessa 2q37.1 .
Nukleoliini on yksi yleisimmin löydetyistä nukleolaarisista proteiineista. Hän osallistuu ribosomien muodostukseen , mutta suorittaa myös toimintoja, jotka eivät liity suoraan nukleoliin ja siinä esiintyvien ribosomien biogeneesiin . Nukleoliinin kyky osallistua moniin soluprosesseihin perustuu sen rakenteelliseen organisaatioon ja kykyyn olla vuorovaikutuksessa monien proteiinien sekä nukleiinihappojen kanssa . Nukleoliinilla on rooli erilaisten virusinfektioiden kehittymisessä sekä syövän esiintymisessä , toimien onkogeeninä .
Ihmisen NCL -geeni sijaitsee kromosomissa 2 lokuksessa ja koostuu 14 eksonista ja 13 intronista , joiden kokonaiskoko on noin 11 kiloemästä . NCL -geenin 11. introni koodaa pientä nukleolaarista RNA:ta U20 [4] .
Nukleoliinigeenin ilmentymisen säätelymekanismit tunnetaan huonosti. Perifeerisen veren mononukleaarisoluissa, joita käsiteltiin forboliesterillä , NCL - mRNA : n taso nousi proteiinikinaasin ERK vaikutuksen alaisena . Transkription jälkeisellä tasolla HuR on vuorovaikutuksessa NCL - mRNA :n 3'-transloitumattoman alueen kanssa ja lisää sen translaatiota , kun taas miR-494 :n mikroRNA kilpailee HuR:n kanssa ja vaimentaa translaatiota. Nukleoliiniekspressiota säätelevät myös mikroRNA:t miR-194 ja miR-206 [5] . Translation jälkeisellä tasolla tämän proteiinin molekyylien määrää voidaan säädellä proteolyysillä [6] .
Nukleoliinia koodaavia geenejä löytyy kaikista eläimistä , kasveista ja hiivoista . Useimmissa eläimissä, mukaan lukien ihmiset, hiiret ja hamsterit , on yksi nukleoliinigeeni per haploidinen genomi . Tetraploidisilla organismeilla, kuten karppi Cyprinus carpio ja sammakko Xenopus laevis , on kuitenkin jopa kolme geeniä tälle proteiinille. Hiivalla on myös yksi nukleoliinigeeni: NSR1 Saccharomyces cerevisiaessa ja GAR2 Schizosaccharomyces pombessa . Sitä vastoin kasveilla on vähintään kaksi nukleoliinigeeniä genomia kohden. Tämän proteiinin rakenne osoittautui evoluution aikana erittäin konservoituneeksi [1] .
Orrick ja kollegat tunnistivat nukleoliinin vuonna 1973 rotan solu- uutteista, ja sen nimeksi annettiin alun perin C23 sen liikkuvuuden vuoksi 2D-elektroforeesigeelissä . Vaikka nukleoliinin ennustettu massa oli 77 kDa , kävi ilmi, että tämän proteiinin massa on 100-110 kDa. Myöhemmin tämä ristiriita selitettiin N-terminaalisen domeenin aminohappokoostumuksella [ 1] .
Nukleoliinilla on kolme keskeistä rakenteellista domeenia: N-terminaalinen, keskus- ja C-pää . N-terminaalinen domeeni sisältää noin 300 aminohappotähdettä. Se sisältää erittäin varautuneita happamien aminohappojen glutamaattia ja aspartaattia toistoja , jotka erotetaan toisistaan emäksisten aminohappojen rivillä. Toistojen määrä vaihtelee lajista riippuen. Happamien aminohappojen vuoksi tämän alueen isoelektrinen piste on suhteellisen alhainen, 5,5. Lisäksi happamien aminohappojen N-terminaaliset toistot tarjoavat nukleoliinin argyrofiiliset ominaisuudet. Siten nukleoliinin ja toisen lukuisan nukleolaarisen proteiinin, nukleofosmiinin , kerääntyminen tarjoaa merkittävän korrelaation nukleoluksen hopeavärjäytymisen intensiteetin ja preribosomaalisen RNA- biosynteesin nopeuden välillä . Nukleoliinin N-terminaalinen domeeni osallistuu moniin proteiini-proteiinivuorovaikutuksiin. Tämän proteiinin happamat toistot ovat vuorovaikutuksessa histoni H1 kanssa ja indusoivat kromatiinin dekondensaatiota . Tästä ominaisuudesta johtuen nukleoliinia voidaan pitää HMG -kaltaisena proteiinina. Lisäksi N-terminaalinen domeeni käy läpi lukuisia translaation jälkeisiä modifikaatioita ; se sisältää esimerkiksi kohtia proteiinikinaasien Cdk1 ja CK2 fosforylaatiolle , minkä vuoksi ehdotetaan, että N-terminaalinen domeeni on tärkeä nukleoliinitoiminnan säätelylle solusyklistä riippuen [7] .
Keskusnukleoliinidomeeni sisältää neljä (ihmisillä) konservoitunutta RNA:ta sitovaa domeenia (RBD RNA -sitoutumisalueesta tai RRM RNA - tunnistusmotiivista [1] ), jotka tarjoavat spesifisen vuorovaikutuksen nukleiinihapposekvenssien kanssa . RBD:n määrä keskusalueella eri organismeissa - hiivasta ihmisiin - voi olla erilainen. Mielenkiintoista on, että knockout-kokeet ovat osoittaneet, että RBD:t suorittavat redundantteja toimintoja, ja in vivo -olosuhteissa spesifistä RNA:ta sitovaa aktiivisuutta ei tarvita nukleoliinin elintärkeiden toimintojen suorittamiseen [8] .
Nukleoliinin C-terminaalinen domeeni on rikastettu glysiini- , arginiini- ja fenyylialaniinitähteillä , joten sitä kutsutaan GAR- ( englanniksi Glycine- and Arginine-Rich ) tai RGG- (Arg-Gly-Gly) -domeeniksi. C-terminaalisen nukleoliinidomeenin pituus vaihtelee lajeittain, vaikka se on melko konservatiivinen. Tämän alueen on osoitettu sisältävän toistuvia β-käännöksiä . GAR-domeenin epäspesifisellä vuorovaikutuksella nukleiinihappojen kanssa voi olla merkitystä nukleoliinin sitoutumisen tehostamisessa RNA:han RBD:n kautta. C-terminaalinen domeeni osallistuu myös proteiini-proteiini-vuorovaikutuksiin. Lukuisat arginiinitähteet tässä domeenissa käyvät läpi translaation jälkeisen metylaation (enimmäkseen NG , NG - dimetyyliarginiinia, mutta joskus löytyy myös NG-monometyyliarginiinia ) [ 8 ] .
Tiedetään, että nukleoliini voi käydä läpi fosforylaatiota, metylaatiota, ADP-ribosylaatiota ja glykosylaatiota . Näiden proteiinimuunnosten seuraukset ovat suurelta osin tuntemattomia [9] .
Fosforylaatio on tutkituin nukleoliinin translaation jälkeinen modifikaatio, ja useat seriini- ja treoniiniaminohappotähteet voivat fosforyloitua erilaisilla kinaaseilla . Seriinitähteet, jotka sijaitsevat pääasiassa lähellä N-terminaalisen domeenin kahta erittäin hapanta aluetta, fosforyloituvat kaseiinikinaasi II:lla (CK2) interfaasin aikana . Mitoosin aikana sykliiniriippuvainen kinaasi 1 (Cdk1) fosforyloi nukleoliinia treoniinitähteissä, jotka sijaitsevat TPXKK:n päätoistossa. Nukleoliinin on myös osoitettu olevan substraatti proteiinikinaasille C-ζ (PKC-ζ), PI3K :lle ja Rho-assosioituneelle proteiinikinaasille . Kasveissa ja hiivoissa N-terminaalinen fosforylaatio säilyy [10] .
Vaikka nukleoliini on tunnettu sen löytämisestä lähtien erittäin fosforyloituneena proteiinina, tämän fosforylaation toiminnallinen rooli on edelleen suurelta osin epäselvä. Oletetaan, että nukleoliinifosforylaatio vaikuttaa sen proteolyysiin ja RNA-polymeraasi I transkriptioon sekä sen solunsisäiseen lokalisaatioon. Esimerkiksi sammakossa Xenopus laevis nukleoliinin sytoplasminen lokalisaatio osuu yhteen sen Cdk1:n runsaan fosforylaation kanssa, ja siirtymistä ytimeen seuraa defosforylaatio. Lisäksi nukleoliinin fosforylaatio näyttää säätelevän sen vuorovaikutusta nukleiinihappojen kanssa. Toisin kuin nukleoliinin proteiinikinaasit, sen fosforylaatiotilaa säätelevistä fosfataaseista tiedetään paljon vähemmän . Tämän proteiinin on osoitettu olevan vuorovaikutuksessa tyrosiinifosfataasi PRL-3:n kanssa. Tämän entsyymin aktiivisuus on välttämätön nukleoliinin tukahduttamiseksi sytoplasmassa ja sen kertymiselle tumaan; siksi uskotaan, että PRL-3 voi defosforyloida nukleoliinia sytoplasmassa sääteleen siten sen sijaintia [10] .
Nukleoliini sisältää melko paljon N G , N G -dimetyyliarginiinia ja pieniä määriä N G -monometyyliarginiinia. Noin kolmasosa kaikista nukleoliinin arginiinitähteistä on metyloituneita, mikä tekee jälkimmäisestä yhden metyloituneimmista ydinproteiineista. Dimetyyliarginiini voi olla mukana moduloimassa nukleoliinin vuorovaikutusta nukleiinihappojen kanssa. Tärkein metylaatiosubstraatti on GAR-domeeni. Epäsymmetrinen metylaatio voidaan suorittaa proteiiniarginiinimetyylitransferaasin tyyppi I (PRMT1) avulla. On osoitettu, että nukleoliini on vuorovaikutuksessa PRMT5 kanssa eturauhassyöpäsoluissa , ja nukleoliinin ja PRMT5 :n kompleksi sisältää symmetristä ω-NG , N'G - dimetyyliarginiinia . GAR-domeenin metylaation roolin testaamiseksi nukleoliinin nukleolaarisessa lokalisoinnissa luotiin nukleoliini, jossa 10 arginiinitähdettä GAR-domeenissa korvattiin lysiinitähteillä . Tämä nukleoliini, vaikka sitä ei metyloitunut hiivan Hmt1p/Rmt1-metyylitransferaasin toimesta, pysyi nukleolussa, joten arginiinitähteiden metylaatio nukleoliinissa ei vaikuta sen solunsisäiseen lokalisoitumiseen [11] .
On osoitettu, että eksponentiaalisesti kasvavissa HeLa - soluissa nukleoliinia voidaan modifioida ADP-ribosylaatiolla, mutta ei tiedetä, mitkä tähteet muuttuvat [12] .
Keskusnukleoliinidomeenissa viisi tähdettä voivat läpikäydä N-glykosylaation sekvensseissä Asn -Xaa-Ser ja Asn-Xaa-Thr. Pieni osa erityyppisten solujen pinnalla olevaa nukleoliinia voi läpikäydä N- ja O-glykosylaation . Kaksi glykosylaatiokohtaa tunnistettiin: N317 ja N492, jotka sijaitsevat RBD1:ssä ja RBD3:ssa, vastaavasti. N-glykosylaation estäminen käsittelemällä soluja tunikamysiinillä estää nukleoliinin ilmentymisen solupinnoilla, joten tämä translaation jälkeinen modifikaatio on välttämätön proteiinin asianmukaiselle solunsisäiselle lokalisoinnille. Koska pintanukleoliini toimii reseptorina erilaisille solunulkoisille ligandeille, jotka osallistuvat proliferaatioon , erilaistumiseen , adheesioon , mitogeneesiin ja angiogeneesiin , on mahdollista, että sen glykosylaatiota tarvitaan näihin vuorovaikutuksiin [12] .
Suurin osa nukleoliinista löytyy nukleoluksesta, mutta sitä löytyy myös nukleoplasmasta , sytosolista ja jopa solukalvosta . Nukleolaarinen nukleoliini osallistuu ribosomien biogeneesiin , se osallistuu rRNA- geenien transkriptioon , pre-rRNA-kypsymiseen ja ribosomaalisten alayksiköiden kokoamiseen. Myös tumassa se on vuorovaikutuksessa kromatiinin kanssa ja muokkaa sitä uudelleen rDNA-alueella vaikuttamalla nukleosomeihin . Stressivaikutuksissa, kuten lämpösokissa tai y-säteilyssä , nukleoliini siirtyy nukleoplasmaan, jossa se säätelee vasta syntetisoidun mRNA :n stabiilisuutta , osallistuu DNA:n replikaatioon , säätelee silmukointia , onkogeenien ilmentymistä ja solujen ikääntymistä. Fosforylaatio ja jotkut muut translaation jälkeiset modifikaatiot sekä laminiiniproteiinin puuttuminen , arakidiinihappokäsittely , virusinfektiot ja jotkut karsinogeeniset tekijät johtavat nukleoliinin vapautumiseen sytoplasmaan . Sytoplasminen nukleoliini osallistuu ribosomien kypsymisen viimeisiin vaiheisiin, säätelee endosytoosia , solusykliä ja sentrosomisykliä , on mukana joissakin virusinfektioihin liittyvissä prosesseissa . Sytoplasmassa tällä proteiinilla on anti-apoptoottinen vaikutus ja se edistää kasvainten kehittymistä ja etäpesäkkeiden muodostumista . Lopuksi, useiden karsinogeenisten tekijöiden ja joidenkin proteiinien, kuten HGF , VEGF , Tipa, vaikutuksesta nukleoliini siirtyy solun pinnalle. Tätä helpottaa myös sen N-glykosylaatio. Pintanukleoliini säätelee solujen erilaistumista ja soluadheesiota , edistää tulehdusta , angiogeneesiä ja kasvainten kehittymistä [13] . Nukleoliini pääsee solukalvoon vain yli-ilmentyessään, ja sitä havaitaan siellä vain endoteelisoluissa ja pahanlaatuisissa soluissa, jotta se voi toimia reseptorina , joka mahdollistaa syöpälääkkeiden spesifisen tunkeutumisen syöpäsoluihin [14] .
Nukleoliinin avaintoimintoja käsitellään yksityiskohtaisesti alla.
Löydöstään lähtien nukleoliini on yhdistetty kromatiiniin. Itse asiassa nukleoliini voi olla vuorovaikutuksessa erilaisten DNA-sekvenssien sekä H1-, H3 ja H4 -histonien kanssa . Tämä osoittaa, että sillä voi olla tärkeä rooli kromatiinin rakenteen ja toimintojen säätelyssä, ja tämä on erityisen tärkeää rRNA- (rDNA)-geenien transkriptiolle RNA-polymeraasi I:n toimesta. On näyttöä siitä, että nukleoliini voi sekä aktivoida että suppressoida RNA:ta. -välitteinen transkriptio -polymeraasi I. Siten hyttysen Chironomus tentans sylkirauhasten soluissa pre-rRNA:n synteesi nopeutui 2,5-3 kertaa, kun vasta- aineita injektoitiin nukleoliinille. Karpissa Cyprinus carpio rDNA-transkription tukahduttaminen liittyy nukleoliinitason nousuun, ja sammakon Xenopus laevis munasoluissa 40S-pre-rRNA:n taso laski merkittävästi sammakon tai hamsterin nukleoliiniinjektion jälkeen. Kuitenkin DT40-kanasolulinjassa nukleoliinin puute suppressoi rDNA-transkriptiota. Ihmisillä tätä proteiinia tarvitaan rDNA:n transkriptioon in vivo -olosuhteissa . Nukleoliinin knockdown HeLa-soluissa ja ihmisen fibroblasteissa vähentää RNA-polymeraasi I:n suorittamaa transkriptiota, kun taas nukleoliinin yli-ilmentyminen HeLa-soluissa johtaa rDNA-transkription lisääntymiseen. Nukleoliinifosforylaatioon liittyy rDNA-transkription lisääntyminen. Lisäksi nukleoliini lisää kahden hyvin tutkitun kromatiinin uudelleenmuotoilukompleksin : SWI/SNF ja ACF -kompleksin aktiivisuutta . Nukleoliini edistää SWI/SNF-vuorovaikutusta nukleosomin kanssa . Sen lisäksi, että tämä proteiini aktivoi kromatiinin uudelleenmuotoilua, se voi destabiloida nukleosomeja ja siten aktivoida H2A-H2B- dimeerisubstituutiota . Tiedetään myös, että nukleoliinin deleetio johtaa nukleoluksen merkittävään uudelleenjärjestelyyn. Kaikki tämä osoittaa, että nukleoliini vaikuttaa RNA-polymeraasi I:n välittämään transkriptioon [15] .
Ilmeisesti nukleoliini on keskeinen osallistuja pre-rRNA-prosessoinnissa ja pre-ribosomien kokoamisessa. Erityisesti nukleoliinilla on kriittinen rooli rRNA:n prosessoinnin ensimmäisessä vaiheessa hiirillä. Nukleoliinin vuorovaikutus pre-rRNA:n kanssa on välttämätöntä rRNA:n prosessoimiseksi in vitro -olosuhteissa . Siten nukleoliini on vuorovaikutuksessa pienen nukleolaarisen ribonukleoproteiinin U3 kanssa, jota tarvitaan ensimmäiseen katkaisuun pre-rRNA-käsittelyssä. Nukleoliini voi myös olla mukana preribosomien kokoonpanossa. Tämä proteiini sitoutuu väliaikaisesti esiin nouseviin preribosomaalisiin partikkeleihin ja pre-rRNA:han ja toimii todennäköisesti RNA- kaperonina , joka ohjaa pre-rRNA:n laskostumista transkription aikana. Oikea yhteistranskription laskostuminen tarvitaan oikeaan vuorovaikutukseen ribosomaalisten proteiinien kanssa ja oikein laskostuneiden esiribosomien muodostumiseen. Näin ollen osallistumalla pre-rRNA:n yhteistranskriptionaaliseen laskostukseen nukleoliini tarjoaa yhteyden RNA-polymeraasi I:n transkription ja preribosomin kokoamisen välille. Koska nukleoliini kulkee ytimen ja sytoplasman välillä, se voi olla osallisena sytoplasmisten preribosomin muodostumistekijöiden (kuten ribosomaalisten proteiinien) tuonnissa ytimeen. Itse asiassa nukleoliini on vuorovaikutuksessa joidenkin ribosomaalisten proteiinien kanssa RGG-domeenin kautta. Koska nukleoliinia ei kuitenkaan löydy kypsistä sytoplasmisista ribosomeista, se vapautuu esiribosomaalisesta kompleksista kypsymisensä aikana [16] .
On näyttöä siitä, että nukleoliini osallistuu RNA-polymeraasi I:n lisäksi myös RNA-polymeraasi II:n välittämän transkription säätelyyn. Se yleensä aktivoi RNA-polymeraasi II:n transkriptoimien geenien ilmentymisen, mutta se voi myös tukahduttaa transkription. Esimerkiksi nukleoliinin on osoitettu olevan α-1 happaman glykoproteiinin (AGP) geenin päärepressori. Nukleoliinia tarvitaan myös KLF2- transkription säätelyyn . Tämä proteiini sitoutuu tämän geenin promoottoriin säätelemällä sen ilmentymistä. Nukleoliinin knockdown pienten häiritsevien RNA:iden (siRNA:iden) kanssa tukahdutti KLF2:n ilmentymisen induktion leikkausjännitysolosuhteissa [17] .
Ilmeisesti, koska nukleoliini kykenee sitoutumaan RNA:han, se voi osallistua geeniekspression transkription jälkeiseen säätelyyn olemalla suoraan vuorovaikutuksessa RNA:n kanssa. On näyttöä siitä, että nukleoliini saattaa olla osallisena mRNA:n stabiloinnissa. Se voi esimerkiksi stabiloida interleukiini 2 :n (IL-2) mRNA:n T-soluaktivaation jälkeen sekä määrittää Bcl-X L - ja bcl-2- geenien mRNA:n puoliintumisajan olemalla vuorovaikutuksessa ARE :n kanssa 3'-kääntämätön alue. Nukleoliini voi myös säädellä mRNA:n translaatiota. Siten se voi säädellä p53 -proteiinitasoja in vivo . On osoitettu, että nukleoliinin yli-ilmentyminen suppressoi p53:n translaatiota ja sen tason lasku stimuloi p53:n translaatiota. P53-tasojen nousu nukleoliinin pudotuksen aikana voidaan selittää nukleoliinin puutteen aiheuttamalla nukleolaarisella stressillä. Lisäksi on osoitettu, että jälkimmäinen voi sitoutua suurella affiniteetilla joidenkin selenoproteiinien mRNA:han , kun taas nukleoliinin puute ei vaikuta selenoproteiinitranskriptien määrään, joten ilmeisesti nukleoliini voi selektiivisesti säädellä joidenkin selenoproteiinien ilmentymistä translaatiotaso [18] .
Nukleoliinin kyky sitoutua sekä DNA:han että DNA-aineenvaihduntaan ( replikaatioon , korjaukseen ja rekombinaatioon ) osallistuviin proteiineihin viittaa siihen, että se osallistuu jonkin verran näihin prosesseihin. Nukleoliini voi olla osa DNA:n replikaatiokoneistoa; esimerkiksi oletetaan, että sillä voi olla DNA- helikaasiaktiivisuutta , vaikka nämä tiedot ovat kiistanalaisia. On ehdotettu, että stressiolosuhteissa nukleoliini voi osallistua DNA:n replikaation pysäyttämiseen muodostamalla kompleksin replikatiivisen proteiini A:n (RPA) kanssa. RPA voi sitoutua yksijuosteiseen DNA:han ja sillä on tärkeä rooli DNA:n aineenvaihduntaprosesseissa, kuten replikaatiossa, nukleotidien leikkauskorjauksessa ja homologisessa rekombinaatiossa . Tiedetään, että p53-riippuvainen nukleoliinin uudelleenjakautuminen nukleoluksen ja nukleoplasman välillä alkaa lämpöshokin vaikutuksesta , ja tähän liikkeeseen liittyy p53:n nukleoliinikompleksin muodostumisen lisääntyminen. Kun RPA sitoutuu nukleoliiniin, se menettää kykynsä edistää DNA:n replikaatiota, joten tämän proteiinin sitoutuminen RPA:han estää RPA:ta olemasta vuorovaikutuksessa muiden tekijöiden kanssa. On osoitettu, että nukleoliini voi sitoutua telomeerisiin toistoihin in vitro sekä telomeraasiin in vivo ja in vitro , joten nukleoliinilla voi olla rooli telomeerien replikaatiossa ja ylläpidossa tarjoten linkin nukleolin ja telomeerien välille. Nukleoliini voi olla suoraan vuorovaikutuksessa DNA:n korjaukseen ja rekombinaatioon osallistuvien proteiinien kanssa, kuten p53, YB-1 , RPA, PCNA , Rad51 ja topoisomeraasi I [19] .
Nukleoliinin ilmentyminen liittyy solujen lisääntymisnopeuteen. Siten kasvaimissa ja muissa nopeasti jakautuvissa soluissa sen synteesitasot ovat erittäin korkeat, kun taas ei-jakautuvissa soluissa nukleoliinia syntetisoidaan vähäisemmässä määrin. Nukleoliiniekspressio lisääntyy keski- ja myöhäisessä G1-vaiheessa , joten sen uskotaan olevan tarpeen solusyklin G1-vaiheessa. Siten nukleoliini voi toimia solujen lisääntymisen markkerina. Posttranslationaaliset modifikaatiot ja kontrolloitu nukleoliiniproteolyysi liittyvät myös proliferaation säätelyyn. Nukleoliinin hajoamistuotteet voivat stimuloida autolyyttisiä endonukleaaseja , jotka fragmentoivat DNA :ta aiheuttaen apoptoosia . Jakautumattomissa soluissa nukleoliini voi stimuloida omaa tuhoaan, ja jakautuvissa soluissa näyttää olevan estäjä , joka estää nukleoliinin tuhoutumisen. Jälkimmäisen fosforylaatio liittyy lisääntyneeseen solujen lisääntymiseen. On ehdotettu, että nukleoliinin fosforylaatio kinaasien CK2 ja Cdk1 toimesta voi olla mekanismi, joka säätelee solusykliä ja jakautumista. Nukleoliinin tuhoutuminen siRNA:n kanssa HeLa-soluissa ja ihmisen primaarisissa fibroblasteissa johti solukasvun hidastumiseen, apoptoosin lisääntymiseen ja solupysähdyksiin G2-vaiheessa , jolloin monitumaisten solujen ja mikrotumien solujen määrä lisääntyi. Lisäksi nukleoliinin puute johtaa sentrosomien määrän kasvuun ja moninapaisen karan muodostumiseen [20] .
Jo ennen tarvittavien domeenien kuvausta tiedettiin, että nukleoliinilla on kyky sitoutua nukleiinihappoihin. Tämän proteiinin vuorovaikutuksen tutkiminen preribosomaalisen RNA:n kanssa mahdollisti kahden avain-RNA-motiivin tunnistamisen pre-rRNA:ssa, jotka ovat nukleoliinin kohteita. Ensimmäinen tällainen motiivi on nimeltään NRE ( nukleoliinitunnistuselementti ) . Se muodostaa hiusneulan , jonka silmukassa on konsensussekvenssi UCCCGA. Nukleoliinin vuorovaikutus tämän domeenin kanssa edellyttää kahden ensimmäisen RBD:n yhteisvaikutusta. Tällaiset hiusneulat sijaitsevat kaikkialla pre-rRNA:ssa, ja nukleoliinin sitoutuminen niihin varmistaa pre-rRNA:n oikean laskostumisen, mikä on välttämätöntä sen prosessoimiseksi ja preribosomaalisten hiukkasten kokoamiseksi. Toista pre-rRNA-motiivia, johon nukleoliini voi sitoutua, kutsutaan ECM:ksi ( evolutionary conserved motif ) . Nukleoliinin vuorovaikutus tämän lyhyen sekvenssin kanssa, joka sijaitsee heti ensimmäisen pre-rRNA-katkaisukohdan jälkeen, vaatii kaikki neljä RBD:tä. Se on välttämätön prosessointikompleksin kokoamiseksi, joka suorittaa pre-rRNA:n ensimmäisen leikkauksen [21] .
Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että nukleoliini kykenee myös spesifisesti vuorovaikuttamaan joidenkin mRNA:iden 3'-transloitumattomien alueiden kanssa, mikä vaikuttaa niiden stabiilisuuteen. Esimerkiksi nukleoliinin vuorovaikutusta tiettyjen SECIS- elementtien kanssa , jotka sisältävät hiusneularakenteita mRNA:n 3'-transloitumattomilla alueilla, tarvitaan tiettyjen selenoproteiinien optimaaliseen ilmentymiseen. Lisäksi tiedetään, että nukleoliini voi olla vuorovaikutuksessa p53: n transloimattoman 5'-alueen kanssa , mikä vaikuttaa sen translaation tehokkuuteen. Nukleoliinin yli-ilmentyminen vaikuttaa negatiivisesti p53:n muodostumiseen, ja nukleoliinin vähentynyt ilmentyminen johtaa p53:n ilmentymisen lisääntymiseen [21] .
Nukleoliini voi sitoutua erilaisiin DNA-sekvensseihin. Se voi esimerkiksi sitoutua denaturoituun yksijuosteiseen DNA:han ja joihinkin virus-DNA:ihin. DNA-sekvenssien yhteinen ominaisuus, johon nukleoliini voi sitoutua, on niiden rikastaminen guanosiinilla . Esimerkkejä ovat guanosiinilla rikastetut oligonukleotidit , joita löytyy intergeenisistä rDNA- väliaineista , telomeerisesta DNA:sta ja myös immunoglobuliinigeenien vaihtoalueista . Guanosiinilla rikastetut oligonukleotidit pyrkivät muodostamaan G-kvadruplekseja , jotka voivat myös sitoa nukleoliinia [22] . Tämä tapahtuu erityisesti geenin kanssa, joka koodaa verisuonten endoteelin kasvutekijää , sekä c-myc-geenin promoottorin kanssa . Nukleoliinin vuorovaikutus c-MYC-promoottorin kanssa suppressoi tämän geenin transkriptiota [23] .
Koska nukleoliinia löytyy pääasiassa nukleoluksesta ja se osallistuu preribosomaalisten hiukkasten kokoamiseen, se on luonnollisesti vuorovaikutuksessa useiden ribosomaalisten proteiinien kanssa. RGG- ja N-terminaaliset domeenit ovat tärkeitä näille vuorovaikutuksille. HEK 293 -solulinjassa nukleoliinin havaittiin liittyvän ribonukleoproteiinikomplekseihin , jotka koostuvat pääasiassa ribosomaalisista proteiineista. Nukleoliini osallistuu moniin proteiini-proteiinivuorovaikutuksiin, joilla on tärkeä rooli DNA-aineenvaihdunnassa. Siten se on vuorovaikutuksessa topoisomeraasi I:n N-terminaalisen alueen, replikatiivisen proteiini A:n, p53:n, YB-1:n, PCNA:n, ihmisen sytomegaloviruksen DNA-polymeraasin UL44-alayksikön, C-hepatiittiviruksen NS5B-proteiinin ja proteiinin NS1-proteiinin kanssa. influenssa A virus . Lisäksi on kuvattu nukleoliinin solusyklistä riippuvia vuorovaikutuksia eri proteiinien kanssa. Nukleoliini ja nukleofosmiini ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa interfaasin ja sytokineesin aikana , mutta eivät prometafaasia ja metafaasia . Tämän vuorovaikutuksen merkitystä ei tunneta. G1-vaiheen aikana muodostuu nukleoliinikompleksi retinoblastoomaproteiinin (Rb) kanssa Rb:n estävän domeenin osallistuessa. Osoitettiin, että Rb:n vuorovaikutus nukleoliinin kanssa suppressoi jälkimmäisen DNA:ta sitovaa Lisäksi epiteelisoluissa nukleoliinin solunsisäinen jakautuminen riippuu Rb:stä, ja Rb:n menetys syövässä johtaa nukleoliinin muuttuneeseen solunsisäiseen sijaintiin. Jälkimmäisen on osoitettu toimivan reseptorina useille proteiineille, kuten midkine- kasvutekijälle (MK) ja pleiotropiinille (PTN), jotka estävät HIV-infektiota . On ehdotettu, että nukleoliini on endostatiinin reseptori ja lisäksi välittää endostatiinin antiangiogeenista ja kasvaintenvastaista aktiivisuutta. Nukleoliinin on havaittu vaikuttavan ErbB :n dimerisaatioon . Vuorovaikutus ErbB1- ja Ras -proteiinien kanssa vaatii C-terminaalisen nukleoliinidomeenin. Nukleoliinin sitoutuminen muihin proteiineihin voi vaikuttaa niiden solunsisäiseen lokalisoitumiseen. Näin on esimerkiksi GZF1-proteiinin ja telomeraasin kohdalla [24] .
Nukleoliini vaikuttaa useisiin virusinfektioiden näkökohtiin, kuten viruksen kiinnittymiseen isäntäsoluun, viruksen geneettisen materiaalin viemiseen soluun ja isäntäsolun käyttöön virusproteiinien muodostamiseen. Nukleoliinia tarvitaan ihmisen parainfluenssaviruksen tyypin 3 (HPIV3) pääsyyn keuhkojen epiteelisoluihin . Lisäksi se toimii reseptorina ihmisen hengitysteiden synsyyttivirukselle (RSV). Synteettinen peptidi HB-19, joka on nukleoliinin C-terminaalisen RGG-domeenin spesifinen antagonisti , estää HIV :n kiinnittymisen soluihin. Lisäksi nukleoliini on osallisena hepatiitti C -viruksen, herpes simplex -viruksen tyypin 1 , influenssa A -viruksen [25] [26] , valkopilkkusyndroomaviruksen [ ja Krimin verenvuotokuumeviruksen infektiossa . -Kongo . Nukleoliini muodostaa ribonukleoproteiinin kissan kalikiviruksen [27 ] ja Norwalk - viruksen 3'-transloitumattoman alueen kanssa . Nukleoliinin sitoutuminen IRESiin polioviruksen ja rinoviruksen 5' -transloitumattomalla alueella stimuloi virusproteiinien ilmentymistä in vivo ja in vitro [6] .
Kuten edellä mainittiin, nukleoliini ekspressoituu voimakkaasti nopeasti jakautuvissa soluissa, kuten kantasoluissa ja syöpäsoluissa. Nukleoliinin onkogeeninen vaikutus näyttää olevan monitekijäinen, mikä on yhdenmukainen sen erilaisten toimintojen kanssa. Nukleoliini moduloi useiden proteiinien ilmentymistä, jotka vaikuttavat syöpäsolujen eloonjäämiseen vaurion läsnä ollessa. Siten nukleoliini sitoutuu BCL2- mRNA:han ja stimuloi Bcl-2 -proto-onkogeenin ilmentymistä , mikä estää apoptoosin. Se sitoutuu myös mRNA:han ja stimuloi toisen proteiinin, joka säätelee solujen eloonjäämistä, AKT1 :n transkriptiota . Kuten posttranskriptionaalinen säätely -osiossa näkyy , nukleoliini vähentää tärkeän kasvaimia estävän proteiinin, p53:n, ilmentymistä. Nukleoliini säätelee myös positiivisesti gastriinia , proteiinia, joka ilmentyy aktiivisesti maha- ja suolistosyövissä ja stimuloi syöpäsolujen lisääntymistä ja migraatiota sekä angiogeneesiä. Koska nukleoliini on vuorovaikutuksessa telomeraasin kanssa, se voi vaikuttaa syöpäsolujen ikääntymisen puuttumiseen. Nukleoliini tehostaa solunulkoisen matriksin tuhoamisesta vastuussa olevien proteiinien muodostumista , mikä tarkoittaa, että se lisää syöpäsolujen kykyä siirtyä ja muodostaa metastasoituja . Lisäksi nukleoliini stimuloi verisuonten endoteelin kasvutekijän (VEGF) sekä säätelytekijän interferoni-2 (IRF-2) transkriptiota. Molemmat näistä proteiineista ilmentyvät aktiivisesti syöpäsoluissa ja voivat säädellä jälkimmäisten kasvua. Nukleoliini, joka sijaitsee solun pinnalla, toimii reseptorina tekijöille, jotka stimuloivat kasvaimen kasvua [6] .
Alla oleva taulukko esittää nukleoliinin tärkeimmät onkogeeniset vaikutukset [28] .
| Vaihe | Vaikutus | Mekanismi |
|---|---|---|
| Karsinogeneesi | Edistää | Säätelee ja tehostaa TGFβ- ja EGF -signalointireittejä . |
| Leviäminen ja selviytyminen | Edistää | Vuorovaikuttaa DNA-korjausproteiinien kanssa ja säilyttää sen stabiilisuuden. Säätelee apoptoosia säätelevien proteiinien mRNA:n vakautta ja auttaa poistamaan apoptoosia. Sitoo ligandeja, jotka stimuloivat apoptoosia |
| Infiltraatio ja metastaasit | Edistää | Säätelee ECM:n purkamista, säätelee EGFR- ja CXCR4- signalointireittejä |
| Angiogeneesi | Edistää | Lisää VEGF- ja HIF1α- tasoja |
Nukleoliini on monien syöpälääkkeiden kohteena [6] . Sitä voidaan käyttää joidenkin syöpien diagnosointiin [29] ; esimerkiksi verenkierrossa olevat eturauhassyöpäsolut voidaan määrittää nukleoliiniekspression luonteen perusteella [30] .