Экранирование актина эндоплазматической сетью влияет на расположение ядер

Nature Communications, том 13, номер статьи: 2763 (2022) Цитировать эту статью

4256 Доступов

4 цитаты

29 Альтметрика

Подробности о метриках

Положение ядра играет центральную роль в поляризации клеток, а его нарушение связано с различными патологиями. Ядро отодвигается от переднего края мигрирующих клеток за счет его связи с движущимися дорсальными актиновыми кабелями и отсутствия связей с неподвижными вентральными стресс-волокнами. Неясно, как устанавливаются эти асимметричные связи ядра и цитоскелета. Здесь, используя раневой анализ in vitro, мы обнаружили, что ремоделирование эндоплазматической сети (ER) влияет на расположение ядер посредством образования барьера, который защищает неподвижные вентральные стрессовые волокна. Ремоделирование ER и накопление перинуклеарного ER опосредовано ER-образующим белком Climp-63. Более того, эктопическое рекрутирование ER в стрессовые волокна восстанавливает положение ядра в отсутствие Climp-63. Наши результаты показывают, что ER опосредует асимметричные связи ядра и цитоскелета для позиционирования ядра.

Ядро клетки в учебниках часто изображают плавающим в центре клетки. Однако положение ядра строго регулируется и связано с функцией клетки1. Положение ядра часто меняется во время различных биологических процессов, таких как деление клеток, дифференцировка клеток и миграция клеток2,3,4. Все больше данных свидетельствуют о том, что расположение ядер связано со специализированными клеточными функциями и что неправильная регуляция расположения ядер может привести к клеточной дисфункции и заболеваниям, таким как центронуклеарные миопатии, прогерия и лиссэнцефалия5,6.

Позиционирование ядра часто требует соединения ядра с цитоскелетом7. Эти нуклео-цитоскелетные связи в основном опосредованы комплексом LInker нуклеоскелета и цитоскелета (LINC) в ядерной оболочке8. Комплекс LINC состоит из белков внешней ядерной оболочки (ONM) семейства Nesprin, которые взаимодействуют с цитоскелетом, и белков внутренней ядерной оболочки (INM) семейства SUN, которые взаимодействуют с ядерной пластинкой. Домены KASH белков Nesprin взаимодействуют с доменами SUN белков SUN в просвете ядерной оболочки9. Было обнаружено, что множество белков участвуют в связях нуклео-цитоскелета с помощью комплекса LINC, однако неизвестно, как эти связи нуклео-цитоскелета включаются и выключаются во время позиционирования ядра10,11.

Положение ядра во время миграции клеток имеет наибольшее значение, поскольку оно может влиять на скорость миграции10,12, выбор пути наименьшего сопротивления13 и прорыв эндотелиальных барьеров14. Анализ заживления ран является классическим подходом к изучению миграции клеток, при котором клетки края раны стимулируются сывороточным фактором лизофосфатидной кислоты (LPA), чтобы отодвинуть их ядро ​​от переднего края12,15. Движение ядра назад приводится в движение движущимися дорсальными актиновыми кабелями, связанными с ядром линейными массивами белка ядерной оболочки Nesprin-2G, известными как трансмембранные актин-ассоциированные (TAN) ядерные линии12,15. Во время движения ядра ядро ​​не соединяется с неподвижными вентральными стресс-волокнами, хотя Nesprin-2G симметрично распределяется по всей ядерной оболочке12. Т.о., ядро ​​асимметрично связано с дорсальными актиновыми кабелями, но не с вентральными стресс-волокнами во время движения ядра. Неизвестно, как устанавливаются эти асимметричные связи ядра и цитоскелета.

Эндоплазматический ретикулум (ER) примыкает к ядерной оболочке и является центральным узлом в сети интерактома органелл16. ЭР распространяется по цитоплазме в виде взаимосвязанной сложной сети плоских структур (листов), ретикулярных сетей (трубочек) и плотной сети канальцев (матрицы ЭР). Морфология и распределение комплекса ER регулируются белками, формирующими ER17,18,19. Поэтому мы стремились исследовать, могут ли морфология и распределение ER регулировать расположение ядер. Здесь мы обнаруживаем, что ER участвует в установлении асимметричных связей ядра-цитоскелета, необходимых для позиционирования ядра.