Informacije

C8. Vezujuće, unutarstanične granule i kapljice - Biologija

C8. Vezujuće, unutarstanične granule i kapljice - Biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Proučavali smo različite vrste agregacije proteina, uključujući agregaciju prirodnog stanja (za formiranje dimera, trimera, multimera, filamenata) ili naizmjenične konformacije (poput agregacije prionskih proteina i formiranja inkluzijskih tijela pogrešno savijenih proteina). Vidjeli smo analogne čestice, kapljice lipida, koje sadrže TAG -ove i estere kolesterola okružene fosfolipidnim jednoslojnim slojem s adsorbiranim proteinom, koje su također promovirane u stanje organele (za razliku od nedavnog degradiranja planete Pluton u patuljastu planetu ili plutoid ). Lipidne kapljice su, međutim, okružene "membranom", u ovom slučaju monoslojem.

Kako nastaju ove i druge granule. Brzi pregled priručnika o ćelijama (skrolujte do dna) pokazuje da formiranje granula može biti uzrokovano klasičnim "faznim prijelazom", za razliku od toga da se plinovita voda može samopodružiti kroz vodikove veze kako bi formirala kaplje tekućine koje se mogu smrznuti stvaranjem više vodikovih veza. da se formiraju čvrste materije. Rastvorljive biomolekule u ćelijama mogu se reverzibilno agregirati zbrajanjem više slabih IMF -ova u granule za skladištenje. Ova ravnoteža može biti poremećena ako se granule za skladištenje dodatno agregiraju u potencijalno ireverzibilnom procesu sa zdravstvenim posljedicama. Videli smo primere ovog poslednjeg kod neurodegenerativnih bolesti poput Alchajmerove bolesti i Bolesti ludih krava. Uđimo u nove uvide u procese uključene u stvaranje kapljica.

sekcija Ljeto 2017

Zamislite male količine malo rastvorljivog ulja koje se dodaje u vodenu otopinu. U početku je u rastvoru, ali pri višoj koncentraciji, londonske disperzione sile i „hidrofobni efekat“ bi izbacili ulje iz rastvora u tečne kapi. Ovo razdvajanje faza bi se takođe moglo nazvati tečno-tečno demiksiranje jer se dvije tečnosti (otopljeno ulje u vodi i odvojene kapi ulja) odvajaju. Pokazalo se da ovaj proces u stanici proizvodi mnoge vrste kapljica koje nisu vezane za membranu (ne treba ih miješati s vezikulama vezanim za membranu).

Ova pojava je također viđena kod intrinzično neuređenih proteina. Karakteriziraju ih amorfne strukture s ponavljanim, često pozitivno nabijenim aminokiselinama. Pod pravim uslovima, oni se mogu agregirati i „precipitirati“ iz rastvora. Kakve je prirode talog? Možda bi imao svojstva više poput različitih kapljica tekućine pa bi se ovaj proces mogao nazvati tečno-tečno demiksiranje.

Svojstva demiksiranih kapi uključivala bi smanjenu brzinu difuzije materijala u kap po kap, spregnuto kretanje materijala u kapi i vjerovatno slabu agregaciju zavisnu od hidrofobnosti koja bi kapljice učinila osjetljivima na sredstva poput deterdženata. Difuzija nalik tekućini unutar kapi uočena je kao brza oporavak fluorescencije iz djelomično izbijeljenih unutrašnjih komponenti kapi.

Kao i kod formiranja kristalne čvrste supstance iz tečnog rastvora, proces se mora zasijati. Za intrinzično poremećene proteine, ovaj proces može biti "katalizovan" poli-(ADP-ribozom), polianionom sličnim nukleinskoj kiselini. Negativni naboji bi se suprotstavili pozitivnim nabojima u neuređenom domenu proteina, koji bi bez neutralizacije ometali kontakte proteina/proteina neophodne za agregaciju/stvaranje kapljica i demiksaciju. Agregacija u ovim slučajevima može nastati iz hidrofobnih interakcija (iako su hidrofobni bočni lanci nedovoljno zastupljeni u poremećenim domenima).

Topljivost proteina u stanicama je fascinantna tema sama po sebi. Nedavno je otkriveno da visoka koncentracija ATP -a (5 mM) u stanici zapravo pomaže u otapanju proteina. ATP se smatra hidrotropom. To je mala molekula s različitim različitim polarnim dijelom (polifosfat i riboza) i nepolarnijim dijelom (adenozinski prsten). Stoga djeluje poput mini deterdženta (amfifla), ali ne stvara micele. Pomaže u stabilizaciji više nepolarnih dijelova proteina u otopini, a pokazalo se da inhibira stvaranje agregata, a također i razlaže neke agregate.

Umetak: Nacrtajte strukturu ATP-a i sliku hidrofobnog momenta

Biokemičari također koriste izraz gel (primjeri uključuju poliakrilamidni gel ili fibrinske krvne ugruške koji su kemijski umreženi) i gel u gelu do tekuće-kristalne fazne prijelaze u lipidnim dvoslojevima, koji su povezani slabim nekovalentnim interakcijama), kada žele opišite strukturu koja nije jasno čvrsta niti tekuća. Primjeri potonjeg bili bi struktura poput citoskeleta ili mreže aktin-miozin.

Nekovalentni gelovi bili bi karakterizirani reguliranom disocijacijom podjedinica i stoga kratkim poluživotom. Gel (bilo kovalentni ili nekovalentni) sa visokim sadržajem vode mogao bi se nazvati hidrogelom koji bi sadržavao hidrofilne komponente. Primjer bi bile čestice koje sadrže RNA-protein

RNA granule

Mnoge granule sadrže RNK i proteine ​​i nazivaju se ribonukleoproteinska tijela (RNP) ili granule RNK. Specifični primjeri uključuju citoplazmatska procesna tijela, granule neurona i klica, kao i nuklearna Cajal tijela, nukleole i nuklearne tačke/tijela). Neke granule sadrže samo proteine, uključujući inkluzijska tijela sa pogrešno savijenim i agregiranim proteinima i ona s aktivnim proteinom uključenim u biosintezu, uključujući purinosom (za biosintezu purina) i celusome (za razgradnju celuloze).

Još jedna značajka koja se nalazi u nekim neurodegenerativnim bolestima je ponavljanje trinukleotida. U sindromu krhkog X, postoji 230-4000 ponavljanja CGG kodona u nekodirajućim dijelovima genoma, u usporedbi s manje od 50 u normalnom genu. Kod Huntingtonove bolesti, ponovljeni CAG se nalazi u dijelu koji kodira protein zahvaćenog gena. Prevedeni protein ima niz glutamina koji vjerovatno uzrokuje agregaciju proteina. Specifični proteini se takođe mogu vezati za niz CAG-ova.

Ako je ekspanzija trinukleotida u introničnoj DNK, štetni efekti nisu povezani sa prevedenim proteinima već sa transkribovanom RNK u jezgru. Intronička ponavljanja bi se izdvojila iz primarnog RNK transkripta. Ponovljeni CTG DNK proizveo bi poli CUG koji sadrži RNK (nađene u miotoničnoj distrofiji), koji bi se mogao agregirati kroz nesavršeno uparivanje baza. In vitro eksperiment pokazuje da su mali kompleksi topljivi, ali kako se veličina povećava, može doći do razdvajanja faza demiksa tekućine i tekućine (ili alternativno prijelaz tekućina-gel), formirajući sferične kapljice RNA čestica. To bi objasnilo zapažanje da se patologije javljaju iznad određene duljine ponavljanja. Ako su prisutni i pogrešno savijeni proteini, ove čestice bi se mogle kombinovati u veće gelove.

U kontrolnom eksperimentu, kada su ponavljanja kodirana, nije primijećeno demiksiranje i stvaranje sfernih čestica. U eksperimentu sličnom dodavanju 1,6-heksandiola intrinzično poremećenim proteinima, ako se doda mali antisens trinukleotid, poput (CTG) 8, koji bi mogao ometati slabe H veze između G i C u agregatima, veličina RNA kapi (žarišta) je smanjena. Eksperimenti in vivo su pokazali karakteristične strukture nalik kapljicama, ali samo ako su ponavljanja bila dovoljne veličine.

Istraživači su otkrili da je in vitro stvaranje kapljica RNA inhibirano monovalentnim kationima. U prisutnosti 0,1 M amonijevog acetata, koji prožima ćelije bez utjecaja na pH, in vitro su nestale 47 × CAG RNA kapljice.

Agregacija mRNA može biti jedan od načina za regulaciju njenog prevođenja, a time i za indirektno reguliranje aktivnosti gena. Reguliranje translacije proteina iz mRNA ima prednosti, posebno ako se "aktivnost" mRNA može dinamički regulirati. Ovo bi bilo korisno ako je nova sinteza proteina odmah potrebna. Stoga je jedan od načina da se reguliše aktivnost mRNA (osim degradacije) putem reverzibilne agregacije.

Proteinske kapi i granule

Proteini citoskeleta aktin i tubulin (heterodimer alfa i beta lanaca) mogu postojati u rastvorljivom (po analogiji sa vodenim gasovitim) stanjima ili u kondenzovanom filamentoznom stanju (aktinski filamenti i mikrotubule respektivno). Za stvaranje tubulina potrebna je hidroliza GTP -a. Aktin veže ATP koji je neophodan za stvaranje filamenta, ali je za depolimerizaciju potrebno cijepanje ATP -a. Stoga vezivanje/hidroliza nukleotida reguliše ravnotežu filamenta koja se razlikuje od promjena jednostavnih faza kao što je u vodi.

Budući da samo određeni proteini tvore granule, oni moraju imati slične strukturne značajke koje olakšavaju reverzibilne interakcije vezanja. Čini se da postoji više mjesta s ovim proteinom koje pojedinačno stvaraju slabe vezivne interakcije, ali zajedno kroz viševalentne (višestruke) vezne interakcije omogućuju robusno, ali ne i nepovratno stvaranje granula. Evo nekih karakteristika proteina koji se nalaze u granulama:

  • protein NCK ima 3 ponovljena domena (SH3) vezana za motive bogate prolinom (PRM) u proteinu NWASP. Ovi proteini su uključeni u polimerizaciju aktina. U visokoj koncentraciji precipitiraju iz otopine i spajaju se u veće kapljice;
  • domeni ponavljajućih interakcija su široko rasprostranjeni, posebno među proteinima koji se vezuju za RNK;
  • neki proteini sadrže Phe-Gly (FG) ponavljanja odvojena hidrofilnim aminokiselinama u dijelovima proteina koji su intrinzično neuređeni.
  • biotinilirani derivat 5-aril-izoksazol-3-karboksiamida (struktura ispod) taloži proteine ​​koji su obogaćeni onima koji vežu RNK (RBP). Općenito, proteini taloga bili su intrinzično neuređeni, karakterizirani nizovima niske složenosti (LCS). Jedan takav primjer je sadržavao 27 ponavljanja tripeptidne sekvence (G/S)Y(G/S). Proteini takođe mogu formirati hidrogelove (napravljene od hidrofilnih polimera i umreženih) i prelaze između rastvorljivih i gel faza sa ekstenzivnim mrežama vodoničnih veza. Faza hidrogel gela dala je rendgenske difrakcijske uzorke slične amiloidnim proteinima obogaćenim beta strukturom. Kratkotrajne slabe interakcije između LCS -a mogle bi tada potaknuti reverzibilnu kondenzaciju do stanja gelastih granula koje karakterizira opsežna vodikova veza (opet slično vodikovoj vezi pri stvaranju leda). Ako ovaj proces krene naopako, može doći do kontinuiranijeg i nepovratnog formiranja čvrstih fibrila (kao što se vidi kod neurodegenerativnih bolesti) iz stanja hidrogela;

  • RNA se pojavljuju u granulama jer ih protein veže kroz domene proteina koje vežu RNA i koje stupaju u interakciju kroz nizove niske složenosti što dovodi do razdvajanja faza i stvaranja granula nalik hidrogelu. U interaktomu humane RNK pronađeno je oko 500 proteina koji vežu RNA. Oni su obogaćeni LCS i imaju više triozina od prosječnih proteina u cijelom proteomu u kojem se Tyr često nalazi u (G/S)Y(G/S) motivu. Fosforilacija tirozina (Y) u LCS može smanjiti povezanost i stabilnost hidrogela.

S obzirom na to da su mnoge neurodegenerativne bolesti povezane s rasklopljenim/pogrešno savijenim proteinskim agregatima, visoke koncentracije proteina u kapljicama tekućine koje sadrže proteine ​​mogu predstavljati problem stanicama. Ako je dovoljno visoka, ravnoteža bi mogla napredovati od kaplje tekućine do čvrstog precipitata, što bi imalo ozbiljne posljedice za ćelije. Prolazak u čvrsto stanje može nepovratno utjecati na ćeliju.

U sljedećem odjeljku, 5D: Vezivanje i kontrola transkripcije gena, istražit ćemo kako demiks tekućine i tekućine može pomoći u objašnjenju strukture i dinamike kromatina.


Embrion svakog organizma koji se seksualno razmnožava mora razviti zametne stanice, kao što su one koje postaju jaje i spermatozoidi kod životinja. To je zato što su to jedine ćelije koje su predodređene za prijenos genetskog materijala na sljedeću generaciju. Jedna karakteristika zametnih stanica u razvoju je prisutnost čestica koje se nazivaju „zametne granule“ (Voronina et al., 2011). Izrađene od različitih molekula RNA i proteina, vjeruje se da ove granule reguliraju translaciju molekula glasničke RNA (mRNA) unutar zametnih stanica tijekom razvoja (Seydoux i Braun, 2006).

Mnoge komponente koje se nalaze u granulama klica su očuvane između udaljenih vrsta. Studije u ovom području obično su uključivale okruglog crva Caenorhabditis elegans, koja, poput drugih životinja, započinje život kao jedno oplođeno jaje ili zigota. U početku su granule klica ravnomjerno raspoređene po ovoj ćeliji. Međutim, kako zigota počinje razvijati poseban prednji i stražnji dio, granule klica se nalaze samo u stražnjoj strani zigote: to je razlog zašto se klice granule u C. elegans nazivaju se P granule (pri čemu je "P" kratica za P liniju ćelija koja se formira straga). Ovaj proces se ponavlja tokom daljih deoba ćelija, tako da P granule nastavljaju da se odvajaju u one ćelije koje će na kraju dovesti do zametnih ćelija. Sada, u eLife-u, Geraldine Seydoux i kolege sa Medicinskog fakulteta Univerziteta Johns Hopkins-uključujući Jarretta Smitha kao prvog autora-izvještavaju kako dva proteina koji vežu RNA s suprotnim efektima kontroliraju mjesto formiranja P granula (Smith et al., 2016).

Rana objašnjenja zašto su P granule asimetrično segregirane bila su zasnovana na ideji da su one aktivno transportovane u zadnju polovinu. Međutim, prije nekoliko godina primijećeno je da se proteini koji se nalaze u granulama klica mogu spontano izmiješati iz citoplazme i spojiti se u granule klica (Brangwynne et al., 2009). Ova pojava, nazvana fazni prijelaz, liči na to kako se kapljice ulja formiraju kada se ulje pomiješa s vodom. Međutim, samo su granule koje su nastale u stražnjoj strani zigote bile stabilne C. elegans, a sve granule koje su se počele stvarati u prednjoj polovici su umjesto toga nestale.

P-granule rastu samo posteriorno, djelomično, jer gradijent proteina koji vežu RNA na neki način ograničava njihovo formiranje (Griffin i sur., 2011. Schubert i sur., 2000.). Ovo postavlja neka pitanja: kako se proteinski gradijent transformiše u prekidač za uključivanje/isključivanje za formiranje P granula? A što pokreće fazni prijelaz tako da su P granule stabilne samo straga?

Neki proteini u granulama klica sadrže “intrinzično poremećene regije” kojima nedostaje dobro definirana trodimenzionalna struktura (Kato et al., 2012 Courchaine et al., 2016 Hyman et al., 2014). Smith et al. sada pokazuju da dva intrinzično poremećena proteina koji se vezuju za RNK – naime MEG-3 i njegov homolog MEG-4 – leže u srcu formiranja P granula, i da je MEG-3 neophodan za stvaranje jezgra granula klica. In vitro, MEG-3 će se spontano okupiti u agregate, ali samo pri koncentracijama većim od onih koje se nalaze u zigoti (slika 1). Međutim, Smith i sur. otkrili su da je ovaj fazni prijelaz pojačan kada je prisutna RNK. Kao takvo, jednostavno variranje nivoa RNK u epruveti ili u zigoti može promijeniti kada i gdje se formiraju P granule. Smith et al. također je pokazao da se drugi protein koji veže RNA naziva MEX-5 (koji nije komponenta P granula) konkurira MEG-3 za pristup RNA, te da visoke koncentracije MEX-5 na prednjem kraju zigote sprječavaju Tu se formiraju P granule (slika 1).

RNK i formiranje P granula.

(A) Formiranje kapljica tekućine proteina MEG-3 (crveni krugovi) in vitro pojačava RNA (druga i četvrta ploča), a antagonizira protein MEX-5 (treća ploča). (B) U jednostaničnoj zigoti, prednji dio ćelije (lijevo) ima veće nivoe MEX-5 (plavo zasjenjenje) od stražnjeg dijela ćelije (desno). I MEX-5 i MEG-3 se vežu za RNA, a konkurencija među njima ograničava stvaranje P granula na područja u kojima je koncentracija MEX-5 niska (to jest, na stražnji kraj ćelije). (C) Ako se nivoi RNK u ćeliji (predstavljeni područjem sive trake) povećaju (blokiranjem puta razgradnje RNK), formira se više P granula, koje se također formiraju dalje naprijed u zigoti nego što je normalno.

ZAsluge za figuru: Alexey Soshnev, Tatjana Trcek i Ruth Lehmann.

Nedavno teorijsko istraživanje u C. elegans predložili su sličan mehanizam, s MEX-5 i proteinom P granula zvanim PGL-3 koji se nadmeću u vezivanju za molekule mRNA (Saha et al., 2016). Međutim, Smith i sur. pokazuju da PGL-3 nije bitan za nukleaciju P granula, te da nije potrebno ustanoviti ni asimetričnu raspodjelu granula. Stoga je vjerojatnije da MEG-3 formira kritičnu skelu za P granulu, a zatim regrutuje druge proteine ​​P granule, uključujući PGL-3 (Hanazawa et al., 2011 Wang et al., 2014).

MEX-5 i MEG-3 se vežu za RNA sa malom specifičnošću (Pagano et al., 2007 Smith et al., 2016), ali adapterski proteini koji se nalaze u zametnim stanicama mogu omogućiti tim proteinima da se vežu za različite skupove mRNA (Weidmann et al., 2016). Ovo selektivno vezivanje moglo bi uspostaviti gradijent specifičnih mRNA koji se proteže od prednje do zadnje strane zigota, pri čemu se kritične mRNA zarobljavaju na kraju ćelije koja dalje postaje zametne ćelije (Gallo et al., 2010 Lehmann, 2016. Seydoux i Braun, 2006.).

RNK-proteinske granule su rasprostranjene u prirodi. Oni se, zapravo, nalaze u svakoj ćeliji u ljudskom tijelu i vjerovatno regulišu RNK na mnogo različitih načina (Couhrane, et al., 2016). Fazni prijelazi mogu potaknuti stvaranje i ovih drugih granula, slično formiranju P granula u C. elegans. Ove granule često sadrže proteine ​​koji vežu RNA sa intrinzično neuređenim regijama, a takođe su obogaćeni i RNK (Han et al., 2012 Lin et al., 2015 Schwartz et al., 2013 Teixeira et al., 2005 Zhang et al., 2015) . Kao takvi, mnogi od njih mogu se također osloniti na formiranje RNK. Novi mehanizam koji su objavili Smith et al. može objasniti kako različite granule RNA-proteina završavaju sortirane u različitim dijelovima ćelije, iako dijele više komponenti.


RNA kapljice

Odvajanje faza tekućina -tekućina pojavljuje se kao univerzalni mehanizam pomoću kojeg nastaju ćelijske granule bez membrane. Uprkos mnogim prethodnim studijama o kondenzaciji intrinzično poremećenih proteina i domena niske složenosti, nedostaje nam razumijevanje uloge RNK, koja je bitna komponenta svih ribonukleoproteinskih (RNP) granula. RNA, kao anionski polimer, sama je po sebi odlična platforma za postizanje viševalencije i može primiti mnoge proteine ​​koji vežu RNA. Nedavni nalazi naglasili su različitu funkciju RNK u podešavanju sklonosti razdvajanju faza gore ili dolje, mijenjajući viskoelastična svojstva i na taj način potičući miješanje između različitih kondenzata. Osim što doprinosi biofizičkim svojstvima kapljica, RNK je funkcionalno kritičan sastojak koji definira identitet ćelijskih kondenzata i kontrolira vremensku i prostornu distribuciju specifičnih RNP granula. U ovom pregledu sumiramo ono što smo do sada naučili o takvim ulogama RNK u kontekstu in vitro i in vivo studija.


Zahvalnice

Zahvaljujemo J. Onuchicu i S. Padricku na raspravi o teorijskim aspektima ove studije, L. Riceu što je podijelio svoj fluorescentni mikroskop, M. Socolichu na daru pročišćenog eGFP-a, K. Luby-Phelpsu i A. Bugdeu za savjete o FRAP eksperimenti, S. Padrick i L. Doolittle za pomoć u pročišćavanju aktina i kompleksa Arp2/3 i za dijeljenje reagensa, N. Grishin i S. Shi za pomoć u pretraživanju baze podataka, K. Lynch za pružanje konstrukcije PTB ekspresije, D Billadeau i T. Gomez za davanje antitijela, A. Ramesh, W. Winkler i P.-L. Tsai za savjet o eksperimentima s RNA, K. Roybal i C. Wülfing za razmjenu neobjavljenih podataka, i J. Liu za pomoć u krio-elektronskoj tomografiji. Ovaj rad je podržao sljedeći: Medicinski institut Howard Hughes i grantovi Nacionalnog instituta za zdravlje (NIH) (R01-GM56322) i Welch Foundation (I–1544) MKR-u, stipendija Chilton Foundation za H.-CC, nagradu NIH EUREKA (R01-GM088745) za Q.-XJ, NIH grant za obuku T32 za biologiju raka ML, nagradu Nacionalne zaklade za nauku (DMR-1005707) za PSR i nagradu Gates Millennium Fund za J.V.H. Korišćenje naprednog izvora fotona podržano je od strane američkog Ministarstva energetike, osnovnih energetskih nauka, Kancelarije za nauku, pod brojem ugovora W-31-109-ENG-38. BioCAT je istraživački centar RR-08630 koji podržava NIH.


3 VIRUSA

Virus hepatitisa C (HCV) jedan je od najčešće proučavanih uzročnika infekcije u smislu interakcija sa LD. Životni ciklus ovog virusa usko je povezan s metabolizmom lipida, jer su virusne čestice koje cirkuliraju u krvi zaraženih pacijenata vezane za lipoproteine, tvoreći lipoviročestice (Boyer et al., 2014). U ćelijama inficiranim HCV-om, nukleokapsidni (jezgreni) protein i nestrukturni protein kompleksa replikacije virusa, NS5A, lokalizirani su na LD (Miyanari i sur., 2007). Vizualizacija okupljanja virusa u ćelijama inficiranim HCV-om pokazala se kao izazovna, ali prekomjernom proizvodnjom strukturnih proteina (proteina jezgre i dva proteina ovojnice), čestice slične virusu mogu biti opaženo pupanje na ER membranama u bliskoj vezi s LD ( Hourioux i sur., 2007a Roingeard, Hourioux, Blanchard i Prensier, 2008 Slika 1a). Trenutno se smatra da formiranje HCV-a uključuje upotrebu LD-a kao platforme za sklapanje virusa, pri čemu glavni protein igra ključnu ulogu u ovom mehanizmu. Jezgro proteina je prvi protein preveden iz virusne RNK i oslobađa se iz pojedinačnog virusnog poliproteina kodiranog virusnim genomom, kroz dva uzastopna događaja cijepanja: prvi posreduje signalna peptidaza, a drugi signalna peptida peptidaza. Ovi događaji stvaraju zreli protein koji difundira bočno u ER membranama prema površini LD (McLauchlan, Lemberg, Hope i Martoglio, 2002). Protein jezgre HCV -a fizički stupa u interakciju s DGAT1 u membrani ER, a ta interakcija, povezana s aktivnom sintezom triglicerida DGAT1, potrebna je za lokalizaciju jezgre u LD -ove (Herker i sur., 2010). Za razliku od jezgre, koja se gotovo u potpunosti nalazi na LD -ima, NS5A se nalazi i na LD -ima i na membranama ER -a. DGAT1 također stupa u interakciju s NS5A, vjerovatno funkcionirajući kao molekularni most između jezgre i NS5A kako bi osigurao njihovo ciljanje na isti LD (Camus et al., 2013). Dva druga ćelijska faktora, protein 47 koji djeluje na rep i protein Rab18 povezan s Rasom, koji su povezani sa LD u hepatocitima, djeluju u interakciji sa NS5A i doprinose stvaranju HCV (Vogt et al., 2013 Salloum, Wang, Ferguson, Parton, & Tai, 2013). Rab18 može promovirati fizičku povezanost NS5A s drugim komponentama virusne replikacijske mašinerije i LD (Salloum et al., 2013.). Sklapanje HCV-a vjerovatno uključuje blisku apoziciju LD-a na mjesta virusne replikacije koja se nalaze u specijalizovanim regijama ER membrana i generiraju ih nestrukturni proteini (Ferraris et al., 2013.). NS5A, koji ima svojstva vezanja RNK, može transportirati virusnu RNK od mjesta replikacije do LD-a radi interakcije sa jezgrom, što dovodi do inkapsulacije novosintetizirane virusne RNK i formiranja viriona. Lipoproteini vrlo niske gustoće (VLDL) sastavljeni su u luminalnom odjeljku ER-a, a većina lipida korištenih za njihovu proizvodnju potječe od LD-a. Čestice HCV -a u nastajanju vjerovatno slijede put sklapanja VLDL -a kako bi generirale virione s ugrađenim apolipoproteinima. HCV/LD interakcija nije ograničena samo na morfogenezu virusa, jer je kronična HCV infekcija povezana s akumulacijom LD ili steatozom u jetri pacijenata s kroničnom HCV infekcijom (Roingeard & Hourioux, 2008). Ova steatoza može uticati na prirodni tok infekcije, pogoršavajući napredovanje fibroze jetre. Pokazalo se da su nivoi akumulacije LD-a u ćelijama inficiranim HCV-om in vitro direktno povezani s polimorfizmom sekvence jezgre proteina (Hourioux et al., 2007b), iako su genetski faktori domaćini glavni faktori koji kontroliraju ozbiljnost steatoze jetre in vivo (Roingeard, 2013.).

GB virus B, koji je blisko povezan sa HCV -om i izaziva akutni hepatitis u eksperimentalno inficiranim tamarinima, kodira jezgreni protein koji se kolokalizira s LD -ima, zbog regije slične proteinu jezgre HCV -a (Hourioux et al., 2007a). Interakcija sa LD nije jedinstvena za HCV i srodne viruse iz porodice Flaviviridae, jer se pokazalo da se osnovni protein virusa denga groznice (DENV) također lokalizira s LD, iako ovi virusi inficiraju različite ćelije domaćina (hepatocite za HCV, komarce i ljude monociti i makrofagi za DENV Samsa et al., 2009). Nestrukturni protein iz DENV -a, NS3, surađuje s Rab18 kako bi regrutirao sintetazu masne kiseline domaćina na mjesta replikacije virusa (Heaton i sur., 2010. Tang, Lin, Liao i Lin, 2014.). Zanimljivo je da se nedavno pokazalo da protein jezgre DENV -a ima specifičnu interakciju s VLDL -om, što sugerira da DENV može također formirati lipoviročestice (Faustino i sur., 2014). Iako je još dosta posla potrebno učiniti u DENV modelu, čini se da je povezanost proteina/LD jezgre ključna za proizvodnju virusa u oba slučaja.

Rotavirusi se umnožavaju u enterocitima i pokazano je da uzdižu LD za svoje potrebe (slika 1b). Rane faze sastavljanja i replikacije virusa odvijaju se u virusom izazvanim citoplazmatskim inkluzijskim tijelima zvanim viroplazma, iz kojih se oslobađaju dvoslojne čestice (DLP). Ove čestice stječu vanjski sloj iz grube ER, formirajući troslojne čestice (Trask, McDonald i Patton, 2012). Ove troslojne čestice sadrže četiri glavna kapsidna proteina (VP2, VP4, VP6 i VP7) i dva manja proteina (VP1 i VP3). Zreli virioni, virusi bez ovojnice, smatraju se oslobađanjem putem egzocitoze, nakon uklanjanja membrane ER. Oslobađanjem iz zaražene ćelije virion se izlaže proteazama gastrointestinalnog trakta, što rezultira cijepanjem VP4 na VP5 i VP8, za što se proizvodi potpuno infektivni virion (Trask et al., 2012). Viroplazma, koja sadrži aktivni kompleks replikacije RNK i koja je u suštini formirana od dva nestrukturna proteina NSP2 i NSP5, kolokalizira se s LD u inficiranim stanicama (Cheung et al., 2010.). Regrutacija LD-a blizu viroplazme počinje ubrzo nakon početne infekcije, a broj kompleksa viroplazme-LD raste tokom ciklusa replikacije (Cheung et al., 2010). Analiza lipidoma pokazala je da se ukupni sadržaj lipida u stanici povećava tijekom rotavirusne infekcije, u skladu s povećanjem interakcije LD -a s viroplazmama (Gaunt i sur., 2013a). Pokazalo se da hemijska jedinjenja koja blokiraju sintezu masnih kiselina ili ometaju homeostazu LD, kao što je triacsin C, smanjuju broj i veličinu viroplazmi i broj proizvedenih infektivnih virusa (Gaunt, Cheung, Richards, Lever, & Desselberger, 2013b) .

Konačno, pokazalo se da različiti virusni proteini iz različitih virusnih modela, uključujući μ1 vanjski kapsidni protein reovirusa (Coffey et al., 2006.) i agnoprotein poliomavirusa BK (Unterstab et al., 2010.), imaju interakciju s LD. Ostaje da se utvrdi biološka važnost ovih asocijacija u ovim virusnim modelima, ali ovi nalazi sugeriraju da su različiti virusi razvili mehanizme za interakciju s LD-ovima i, moguće, za podmetanje funkcije ovih organela za njihovu upotrebu kao platforme za sastavljanje virusnih čestica. .


Podaci o autoru

Pripadnosti

Odsjek za farmakologiju, Medicinski fakultet Univerziteta u Bostonu, Boston, MA, SAD

Odsjek za neurologiju, Medicinski fakultet Univerziteta u Bostonu, Boston, MA, SAD

Odjel za reumatologiju, imunologiju i alergiju, Brigham i ženska bolnica, Boston, MA, SAD

Odsjek za medicinu, Harvard Medical School, Boston, MA, SAD

The Broad Institute of Harvard and MIT, Cambridge, MA, SAD

Ovog autora možete potražiti i u PubMed Google znalcu

Ovog autora možete potražiti i u PubMed Google znalcu

Doprinosi

B.W. istražene podatke za članak. B.W. i P.I. dao značajan doprinos raspravi o sadržaju članka, napisao članak i pregledao i uredio rukopis prije podnošenja.

Dopisni autor


RNA Droplets

Odvajanje faza tečnost-tečnost javlja se kao univerzalni mehanizam kojim se formiraju ćelijske granule bez membrane. Uprkos mnogim prethodnim studijama o kondenzaciji intrinzično neuređenih proteina i domena niske složenosti, nedostaje nam razumijevanje uloge RNK, koja je bitna komponenta svih granula ribonukleoproteina (RNP). RNK, kao anjonski polimer, je sama po sebi odlična platforma za postizanje multivalentnosti i može prihvatiti mnoge proteine ​​koji se vezuju za RNK. Nedavni nalazi naglasili su različitu funkciju RNK u podešavanju sklonosti razdvajanju faza gore ili dolje, mijenjajući viskoelastična svojstva i na taj način potičući miješanje između različitih kondenzata. Osim što doprinosi biofizičkim svojstvima kapljica, RNA je funkcionalno kritičan sastojak koji definira identitet staničnih kondenzata i kontrolira vremensku i prostornu raspodjelu specifičnih RNP granula. U ovom pregledu sumiramo ono što smo do sada naučili o takvim ulogama RNK u kontekstu in vitro i in vivo studija.


Podaci o autoru

Sadašnja adresa: Odsjek za molekularnu i staničnu biologiju, Kalifornijski univerzitet Berkeley, Berkeley, California, 94702, USA

Hideki Nakamura i Albert A. Lee: Ovi autori su jednako doprinijeli ovom djelu.

Pripadnosti

Odsjek za staničnu biologiju, Medicinski fakultet, Univerzitet Johns Hopkins, Baltimore, Maryland, 21205, USA

Hideki Nakamura, Albert A. Lee, Shigeki Watanabe, Shiva Razavi, Allister Suarez, Yu-Chun Lin, Makoto Tanigawa, Robert DeRose, Diana Bobb & Takanari Inoue

Centar za ćelijsku dinamiku, Institut za osnovne biomedicinske nauke, Univerzitet Johns Hopkins, Baltimore, Maryland, 21205, USA

Hideki Nakamura, Albert A. Lee, Elmer Rho, Allister Suarez, Yu-Chun Lin, Brian Huang, Robert DeRose, Diana Bobb & amp Takanari Inoue

Centar za nauku o slikama, Whitaker Biomedical Engineering Institute, Univerzitet Johns Hopkins, Baltimore, Maryland, 21218, USA

Ali Sobhi Afshar & amp. John Goutsias

Odsjek za biomedicinsko inženjerstvo, Whitaker Biomedical Engineering Institute, Univerzitet Johns Hopkins, Baltimore, Maryland, 21218, USA

Shiva Razavi, Makoto Tanigawa & Takanari Inoue

Odsjek za biofiziku i biofizičku hemiju, Medicinski fakultet, Univerzitet Johns Hopkins, Baltimore, Maryland, 21205, USA

William Hong & Sandra B. Gabelli

Department of Medicine, School of Medicine, Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, 21287, USA

Department of Oncology, School of Medicine, Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, 21287, USA