Ydintäplät tai täplät tai B-snurposomit tai silmukointitekijöiden osat tai SC-35-domeenit tai kromatiinirakeiden klusterit [1] ( englanniksi ydintäplät ) ovat ydinkappaleita , jotka säätelevät silmukointia . Silmukointitekijöitä ja pieniä tuman ribonukleoproteiineja löytyy tuman täplistä . Muutokset proteiinikoostumuksessa ja tumapilkkujen toiminnassa johtavat muutoksiin vaihtoehtoisessa pre - mRNA -silmukoitumisessa , joten tumapilkkujen keskeisenä tehtävänä uskotaan säädellä silmukointitekijöiden saatavuutta transkriptiokohdissa . Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että tuman täplät sisältävät myös proteiineja, jotka osallistuvat kromosomien lokalisoinnin säätelyyn , kromatiinin modifikaatioon , transkriptioon, transkriptien 3'-päiden käsittelyyn , mRNA:n modifikaatioon, proteiineja, jotka peittävät kokonaan mRNA:n ja mRNA:n ribonukleoproteiineja, joten tuman pilkkuja harkitaan. olla suurimpia säätelykeskuksia kaikissa ydingeenien ilmentymisvaiheissa [1] .
Ihmissolujen faasien väliset ytimet sisältävät 20-50 ydintäplää, joiden halkaisija on useita mikroneja . Yksi ydintäplä koostuu halkaisijaltaan 20–25 nm :n kromatiinirakeista , jotka on yhdistetty fibrilleillä ja muodostavat klusterin, ydintäplän. Tumapilkkujen koko ja muoto voivat vaihdella merkittävästi ja erota eri solutyypeissä. Täplien kokoon ja muotoon vaikuttavat monet tekijät, mukaan lukien ATP :n taso solussa, eri proteiinien fosforylaatio /defosforylaatio, stressiaktivoitujen geenien transkriptio, kromatiinin uudelleenmuotoilu SWI /SNF-kompleksin toimesta ja transkriptiovälitteinen RNA - polymeraasi II :lla [1] .
Proteiinien jakautuminen ydintäplissä on epätasaista. Siten SRSF2 on lokalisoitu täplän keskelle, kun taas pitkä ei-koodaava RNA MALAT1 ja pienet tuman RNA:t sijaitsevat reunalla. On osoitettu, että pilkkujen koko riippuu niissä olevan RNA :n pitoisuudesta [2] .
Biofysikaalisten ominaisuuksien suhteen tuman pilkuilla ja nukleoplasmalla ei ole merkittäviä eroja, mutta ydintäplät ovat hieman tiheämpiä kuin ympäröivä nukleoplasma. Tumapilkkujen kokoonpano ja stabiilisuus riippuu niiden proteiinikomponenttien vuorovaikutuksista. Monilla pilkkuproteiineilla on hyvin joustavia alueita, joiden monimutkaisuus on alhainen (eli ei selkeää avaruudellista rakennetta), joilla on tärkeä rooli proteiini-proteiini- ja proteiini-RNA-vuorovaikutuksissa . Niillä on myös tärkeä rooli faasien erottamisessa neste-neste-rajapinnassa , toinen mekanismi, joka varmistaa ydintäplien eheyden. Vaiheiden erottumiseen pilkku-nukleoplasman rajapinnassa vaikuttavat lämpötila , pH , ionivahvuus ja proteiinien translaation jälkeiset modifikaatiot , joiden alueet ovat vähän monimutkaisia. Toistuvien aminohappojen ketjut , esimerkiksi viisi tai useampi peräkkäinen histidiinitähde , toimivat lokalisaatiosignaaleina ydintäplissä [1] .
Interfaasin aikana ydintäplät ovat erittäin vakaita. Tuman vaipan tuhoutuminen mitoosin aikana laukaisee tuman pilkkujen hajoamisen, mikä johtaa pilkkuproteiinien muodostumiseen sytoplasmaan . Siellä ne kerääntyvät niin sanotuiksi mitoottisiksi interkromatiinirakeiksi, jotka voidaan nähdä metafaasissa , anafaasissa ja telofaasissa . Sen jälkeen kun tuman vaippa on palautettu tytärsoluun, useimmat silmukointitekijät poistuvat mitoottisista interkromatiinirakeista ja siirtyvät ytimeen 10 minuutin kuluessa, mutta jotkut tekijät (esimerkiksi SRSF2) voivat jäädä sytoplasmaan G1-vaiheeseen asti . Kun transkriptio alkaa, silmukointi- ja RNA-prosessointitekijät houkuttelevat äskettäin muodostuneita transkriptioita, mikä johtaa tumapilkkujen muodostumiseen aktiivisten transkriptiokohtien lähellä. On mahdollista, että tumapilkkujen käyttäytymistä solusyklissä säätelevät sykliinit , koska ainoa liikkumaton proteiini interfaasipisteissä on sykliini L1 [1] .
Kuten muutkin ydinkappaleet, ydintäplät vaihtavat jatkuvasti dynaamisesti proteiinimolekyylejä nukleoplasman kanssa. Esimerkiksi silmukointiosomaaliset ribonukleoproteiinit kokoontuvat Cajal-kappaleisiin ennen kuin ne siirtyvät pilkuiksi; lisäksi ne säätelevät histonitranskriptien 3'-päiden kypsymistä histonilokusten rungoissa . Tuman täplistä löytyy paraspeckle- proteiineja PSF ja PSP2 , ja usein pilkut ja paraspeckles sijaitsevat lähellä toisiaan. Pat1b-proteiini lokalisoituu tuman pilkkuihin ja PML-kappaleisiin . Tällaisten läheisten sidosten toiminnallinen merkitys ydinkappaleiden välillä on kuitenkin vielä selvitettävä [1] .
Monet posttranslationaaliset proteiinien modifikaatiot tapahtuvat ydintäplissä, kuten fosforylaatio, metylaatio , asetylaatio , ubikvitinylaatio ja SUMO -ylaatio. Täplistä on tunnistettu 31 proteiinikinaasia , ja palautuvalla fosforylaatiolla on tärkeä rooli täpläproteiinien, kuten arginiini- ja seriinirikasten silmukointitekijöiden (SRSF) solunsisäisessä lokalisoinnissa. Näiden proteiinien fosforylaatio ja defosforylaatio vaikuttavat proteiinien silmukoitumiseen ja kokoamiseen pilkkuihin [1] .
Ydintäplät liittyvät läheisesti signalointireitteihin, joihin liittyy fosfoinositoli johdannaisia (PI). Monet pilkkuproteiinit voivat sitoutua niihin suoraan, toisia PI:t säätelevät epäsuorasti PI:stä riippuvien proteiinien, nimittäin proteiinikinaasien ja ubikvitiiniligaasien , aktiivisuuden kautta . On myös suoria merkkejä siitä, että PI:t sijaitsevat itse ydintäplissä. Niillä voi olla merkittävä vaikutus tuman pilkkuihin, koska niiden säätelemät signaaliproteiinit ovat erittäin monitoimisia, kuten esimerkiksi jotkut pilkkuihin lokalisoidut proteiinikinaasit [1] .
Tuman täplistä on löydetty useita solun luuston proteiineja . Sytoskeletaaliset uudelleenjärjestelyt ovat PI-signalointireitteihin osallistuvien pilkkuproteiinien ( PIP5K1A , INPPL1 , PDLIM7 /ENIGMA ja profiliini-1 ) ja kalsiumin (L-levyt, PTK2B ja EPB41 ). Sytoskeletaaliset proteiinit voivat säädellä tuman kokoonpanon lisäksi myös transkriptiota. Aktiinin polymeroituminen on tärkeää tuman kuljetukselle ja transkriptiolle, koska tuman pilkkujen uudelleenjärjestelyt RNA-polymeraasi II:n suppressiossa ja RNA-polymeraasi II:n värvääminen aktivoituihin promoottoreihin riippuvat aktiinin polymerisaatiosta. Lisäksi monomeerinen aktiini kerääntyy ydintäpleihin [1] .
Merkittävä osa ydintäpläproteiineista käy läpi kovalenttisen ubikitiinin tai vastaavien proteiinien, kuten SUMO1, ISG15 ja UBL5 kiinnittymisen . Samaan aikaan täplistä ei löytynyt deubikvitinointientsyymejä SUMO-1:n kiinnittyminen toimii tyypillisenä signaalina, joka houkuttelee proteiineja tuman pilkkuihin [1] .
RNA-molekyylejä, mukaan lukien poly( A )-pitoiset RNA:t ja erilaiset ei-koodaavat RNA:t , on löydetty ydintäplistä . mRNA:n kerääntyminen pilkkuihin riippuu ydinviennistä, koska kun tämä prosessi kytketään pois päältä, merkittävä määrä mRNA:ta kerääntyy pilkkuihin. Jotkut tutkimukset ovat osoittaneet, että itse silmukointi voi tapahtua ydintäplissä, mutta tämä lausunto vaatii lisävarmennusta. Ei-koodaavia RNA:ita, jotka kerääntyvät pilkkuihin, ovat pienet tuman RNA:t, 7SK RNA:t ja pitkä ei-koodaava RNA MALAT1 . Tätä RNA:ta ei stabiloi poly(A)-häntä, vaan konservoitunut kolmikierteinen rakenne, ja se kerääntyy ytimeen. Se on vuorovaikutuksessa joidenkin SRSF:ien ja pienen tuman RNA:n U1 kanssa . MALAT1 vaikuttaa vaihtoehtoiseen silmukoitumiseen säätelemällä silmukointitekijöiden fosforylaatiota ja ydinjakaumaa. On kuitenkin osoitettu, että MALAT1 ei ole välttämätön hiirten normaalille kehitykselle [1] .
Yli puolet ydintäpläproteiineista osallistuu transkription ja silmukoinnin säätelyyn. Täpliä muodostuu RNA-polymeraasi II -välitteisten transkriptiokohtien välittömään läheisyyteen ja ne sisältävät jopa useita sen alayksiköitä . Monet pilkkuproteiinit säätelevät transkription elongaatiota, kuten elongiini (transkriptionaalinen elongaatiotekijä SIII) ja TRIM28 . Täplät sisältävät proteiineja, jotka säätelevät RNA-polymeraasi II:n toimintaa ja proteiineja, jotka osallistuvat DNA:n korjaukseen . Ydinpilkkujen rooli transkriptionaalisesti aktiivisen kromatiinin tilaorganisaatiossa esitetään. Monet pilkkuproteiinit osallistuvat geeniekspression epigeneettiseen säätelyyn, esimerkiksi histonit, histoniasetyylitransferaasit , metyylitransferaasit , deasetylaasit ja HP1 -proteiini, joka on vastuussa eukromatiinin siirtymisestä heterokromatiiniksi [1] , on tunnistettu pilkkuja .
Ydinpilkkujen osallisuus mRNA:n prosessoinnissa ja viennissä on osoitettu. Erityisesti pilkuilla on tärkeä rooli vaihtoehtoisen polyadenylaatiokohdan valinnassa . Adenosiinin N6-metylaatio (m 6 A) tapahtuu ydintäplissä . Metyloitu adenosiini muuttaa RNA-molekyylin rakennetta ja vaikuttaa sen vuorovaikutukseen proteiinien kanssa, millä on tärkeä vaikutus RNA - aineenvaihduntaan . Silmukoinnin alkuvaiheessa eksonin silmukointikompleksi (EJC) värvätään silmukointiin . Monet pilkkuproteiinit ovat vuorovaikutuksessa EJC:iden kanssa ja nopeuttavat myöhempiä vaiheita geenin ilmentymisessä, kuten naapurikohtien silmukointia, tuman mRNA:n vientiä ja translaatiota [1] .
Muutoksia ydinpilkkujen rakenteessa ja toiminnassa esiintyy monissa erilaisissa sairauksissa. Jotkut niistä, jotka liittyvät suoraan proteiini- ja RNA-täplägeenien mutaatioihin, ovat suhteellisen harvinaisia . Näitä ovat retinitis pigmentosa , mandibulofasiaalinen dysostosis ja TAR-oireyhtymä [1] .
Syövän esiintyminen liittyy vaihtoehtoisen silmukoinnin häiriöihin, jotka johtuvat silmukointitekijöitä koodaavien geenien ilmentymisen muutoksista, joita usein esiintyy pilkkujen morfologisten muutosten seurauksena. Täpläproteiinit, kuten SR-proteiinit , yli-ilmentyvät monissa syövissä Kohonneet SRSF1 :n tasot riittävät laukaisemaan kasvaimen kehittymisen [1] .
Monet virukset käyttävät elinkaarensa aikana isäntäsoluproteiineja, kuten silmukointi- ja tuman vientiproteiineja . :t ja heterogeenisten ribonukleoproteiinien proteiinit kontrolloivat HIV :n ja muiden virusten RNA:n silmukointia , mikä vaikuttaa virusproteiinien translaatioon. Virusinfektion aikana silmukointitekijöiden sijainti ja taso puolestaan muuttuvat, erityisesti ne poistetaan tuman pilkuista. Virukset käyttävät myös proteiineja, jotka vastaavat mRNA:n 3'-pään prosessoinnista. Kummallista kyllä, jopa sytoplasmassa replikoituvat virukset vaikuttavat tuman pilkkujen toimintaan [1] .
Ydintäplät ovat osallisena monien neurologisten sairauksien kuten Alzheimerin taudin , Parkinsonin taudin , frontotemporaalisen dementian amyotrofisen lateraaliskleroosin , spinaalisen lihasatrofian ja skitsofrenian , patogeneesissä . Täpläproteiinit osallistuvat hermosolujen erilaistumiseen ja säätelevät hermosoluspesifisten proteiinien silmukointia. Tumapilkkujen mahdollinen rooli sairauksissa, jotka liittyvät yksinkertaisten toistojen määrän lisääntymiseen tietyissä geeneissä, on osoitettu [1] .