Neuartige Transportmechanismus für große Ribonukleoproteine ​​hat Auswirkungen auf Herpes

Die Bewegung von genetischen Materialien , wie RNA und Ribosomen aus dem Zellkern in das Zytoplasma ist eine kritische Komponente in die Fähigkeit einer Zelle, die die Proteine, die für die wesentlichen biologischen Funktionen erforderlich machen . Bisher wurde angenommen, das Kernporenkomplex war der einzige Durchgang zwischen dem Zellkern und Zellplasma zu diesen Materialien . Neu in veröffentlichten Beweise Zellevon Vivian Budnik , PhD, Melissa J. Moore , PhD, und Kollegen an der University of Massachusetts Medical School , zeigt eine neue angehende Mechanismus , ähnlich wie die von einigen Viren verwendete Verfahren , exportfähige große Ribonukleoproteinpartikel aus dem Zellkern in das Zytoplasma .

"Die Ergebnisse in diesem Papier unser Verständnis von mRNA Export aus dem Zellkern grundlegend verändern ", sagte Moore, die Eleanor Eustis Farrington Lehrstuhl für Krebsforschung, Howard Hughes Medical Institute Investigator und Professor für Biochemie Herpes Virus. "

Diese Studie hat dazu beigetragen, zu entwirren , wie RNAs unterstützen die Entwicklung der postsynaptischen Vorrichtung, wobei Budnik , Professor für Neurobiologie . "Es gibt neue Erkenntnisse über die Kommunikation zwischen dem Zellkern und Zytoplasma , die Auswirkungen auf Krankheiten, die die Kernhülle auswirken , wie Muskeldystrophien und Herpes -Typ- Infektionen wie haben Gürtelrose . "

Gefunden entlang der Oberfläche der Kernhülle , Kernporen sind kleine Öffnungen , die bestimmte Moleküle, wie Messenger-RNA , Transfer-RNA und Ribosomen, um über diese physikalische Barriere, die Kern und DNA einer Zelle von ihrem Zytoplasma trennt transportiert werden können. Sobald im Zytoplasma sind diese genetischen Materialien Fabriken und Blaupausen von der Zelle verwendet werden, um Proteine ​​zu schaffen. In einigen Zellen werden diese RNAs miteinander in große Cluster als Transport Granulate , die genauen Stellen innerhalb einer Zelle durchgeführt werden , um spezifische Proteine ​​an dieser Stelle benötigt synthetisieren bekannt gebunden.

" Wenn wir uns dieser Transport Granulat zu skalieren , so sehen wir , dass sie zu groß, um durch die Kernporenkomplex übergeben «, sagte Moore. " Eine offene Frage ist , wo sind diese Transport Granulat zunächst montiert ? Und wenn es im Zellkern, wie gehen sie ihren Weg in das Zytoplasma zu machen? "

Arbeiten, um zu verstehen, wie Synapsen entwickeln und mit benachbarten Muskelzellen kommunizieren entdeckte Budnik eine neue Methode, wie diese großen Granulaten, in der Form von Ribonukleoprotein (RNP ) Partikel wurden für die Kernmembran transportiert. Insbesondere Budnik und Kollegen untersucht, wie die Wnt / wingless ( Wg) Protein, das von dem Motor Neuron ausgeschieden initiiert eine Reaktion, die die DFrizzled2 ( DFz2 ) Rezeptor an der nahe gelegenen Muskelzelle . Diese Wechselwirkung zwischen WG und DFz2 führt schließlich einen Teil des DFz2 in die Muskelzellkern , wo es sich ansammelt um große RNP Granulat mit messenger RNAs . Sobald sie ihr Endziel in der Muskelzelle Zytoplasma erreichen , sind diese RNAs für die Herstellung der synaptischen Proteinen kritisch für die Erhöhung der Größe der Verbindungsstelle zwischen Motor- Neuron und Muskelzelleverantwortlich.

Es wurde während der Untersuchung dieses Prozesses, Budnik und Kollegen erlebt diese großen Körnchen Verlassen Kern der Muskelzelle die auf ungewöhnliche Weise . "Was war so überraschend ", sagte Sean D. Speese , PhD, ehemaliger Postdoktorand im Labor und Budnik derzeit wissenschaftlicher Assistent Professor an der Oregon Health Sciences University und , " war, dass die Kern DFz2 -large- RNPs verwendet einen neuen Mechanismus für den Ausstieg der Kern , die unabhängig von den Kernporen erschien und ähnelten den Austritt von Herpes - Viren wie von der Kernhülle . "

Während der Infektion , sind Herpesvirus -Partikel in dem Kern montiert. Aber sie sind viel zu groß , durch die Kernporen zu verlassen. Stattdessen Knospe sie durch die Doppelmembranen der Kernhülle . Um den Kern beenden, wird die Proteinhülle um den Virus stört die Lamina , eine faserige Komponente unterhalb des inneren Kernmembran , die , unter anderen Eigenschaften , verankert die Kernporenkomplexe an die Kernmembranen entfernt. Dies ermöglicht es dem Virus , in den Raum zwischen dem inneren und dem äußeren Kernmembran Knospe , immer durch den inneren Kernmembran umhüllt . Fusion dieser Mantel mit der äußeren Kernmembran ermöglicht dann das Virus in das Zytoplasma freigesetzt werden .

" In ähnlicher Weise haben wir festgestellt , dass DFz2C - RNPs verwendet den gleichen Mechanismus und virale Maschinen in das Cytoplasma zu erreichen ", sagte Speese . Einmal innerhalb des Muskelzellkern, die DFz2C RNPs rekrutieren Proteine ​​wie Kinase C , die lamins brechen , wodurch sie in der inneren Kernmembran Knospe ermöglicht . "In beiden Fällen wird dieses Verfahren in Abhängigkeit von einer A -Typ- Schicht -Protein, das beim Menschen eine Reihe von Muskeldystrophien und vorzeitige Alterung Syndromen , wenn sie mutiert assoziiert war ", so Speese .

Gemeinsam haben diese Entdeckungen erhebliche Auswirkungen auf unser Verständnis der vielfältigen biologischen Fragen einschließlich RNA-Transport , Synapse Entwicklung und des Herpes-Virus , die bewirkt, windpocken und Gürtelrose und Epstein-Barr -Virus, der Mononukleose .