Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ламиндер, немесе ядролық ламиндер – V типті аралық жіпшелердегі талшықты ақуыздар, жасуша ядросында құрылымдық функцияны және транскрипциялық реттеуді қамтамасыз етеді. Ядролық ламиналар ішкі ядролық мембрана ақуыздарымен өзара әрекеттесіп, ядролық қапшықтың ішкі бетінде ядролық ламинаны құрайды. Ламиндер серпімді және механосезімтал қасиеттерге ие, сондай-ақ механикалық сигналдарға жауап ретінде гендік реттеуді өзгерте алады. Ламиндер барлық жануарларда кездеседі, бірақ микроорганизмдерде, өсімдіктерде және саңырауқұлақтарда табылмайды. Ламин ақуыздары митоз кезінде ядролық қапшықтың ыдырауы мен қайта құралуына, ядролық тесіктердің орналасуына және бағдарланған жасуша өліміне қатысады. Ламин гендеріндегі мутациялар бірнеше генетикалық ламинопатияларға алып келуі мүмкін, олар өмірге қауіпті болуы мүмкін.
Lamins, also known as nuclear lamins are fibrous proteins in type V intermediate filaments, providing structural function and transcriptional regulation in the cell nucleus. Nuclear lamins interact with inner nuclear membrane proteins to form the nuclear lamina on the interior of the nuclear envelope. Lamins have elastic and mechanosensitive properties, and can alter gene regulation in a feedback response to mechanical cues. Lamins are present in all animals but are not found in microorganisms, plants or fungi. Lamin proteins are involved in the disassembling and reforming of the nuclear envelope during mitosis, the positioning of nuclear pores, and programmed cell death. Mutations in lamin genes can result in several genetic laminopathies, which may be life threatening.
Тарих
Ламиндер алғаш рет электронды микроскопия арқылы жасуша ядросында анықталды. Дегенмен, 1975 жылға дейін олар ядролық құрылымдық қолдаудың маңызды құрауыштары екені мойындалған жоқ. Осы кезеңде егеуқұйрық бауырының ядроларын зерттеу нәтижесінде ламиндердің хроматин және ядролық тесіктермен сәулеттік байланысы бар екендігі анықталды. Кейін, 1978 жылы иммунобелгілеу техникасы ламиндердің ядролық қабықта, ішкі ядролық мембрананың астында орналасқандығын көрсетті. Ламиндердің аралық жіпше (IF) ақуыздар отбасысына жататындығын растайтын әртүрлі түрлердегі ламин кДНҚ клондарының талдауы тек 1986 жылы ғана жүргізілді. Осы зерттеуден кейін ламиндерді зерттеу аясы тарылды. Ламиндерді зерттеу 1990-шы жылдары жаңарып, ламиндерді кодтайтын гендердегі мутациялар бұлшықет дистрофиясы, кардиомиопатия және нейропатиямен байланысты екені анықталды. Қазіргі таңдағы зерттеулер аталған ламинопатияларды емдеу әдістерін әзірлеуге және ламиндердің қартаю процесіндегі рөлін зерттеуге бағытталған.
Lamins were first identified in the cell nucleus, using electron microscopy. However, they were not recognized as vital components of nuclear structural support until 1975. During this time period, investigations of rat liver nuclei revealed that lamins have an architectural relationship with chromatin and nuclear pores. Later in 1978, immunolabeling techniques revealed that lamins are localized at the nuclear envelope under the inner nuclear membrane. It wasn't until 1986 that an analysis of lamin cDNA clones across a variety of species supported that lamins belong to the intermediate filament (IF) protein family. After this research, investigations of lamins slowed. Studies of lamins became more popular in the 1990s when it was discovered that mutations in the genes that code for lamins can be related to muscular dystrophies, cardiomyopathies, and neuropathies. Current research is being performed to develop treatment methods for the aforementioned laminopathies and to investigate the role lamins play in the aging process.
Құрылымы
Ламиндардың құрылымы аралық талшықтарға тән үш бірліктен тұрады: орталық α спиральді таяқ домені, оның ішінде N және C шар тәрізді терминалды домендермен қоршалған гептад қайталамалары бар. N терминалы қысқарақ және жоғарғы бөлігінде (басында) орналасса, ал C терминалы ұзынырақ және соңында (құйрығында) орналасқан. Ламиналар гептад қайталамаларының ерекше құрылымына ие, ол үздіксіз болып келеді және қосымша алты гептадты қамтиды. Ламиндардың бас домені салыстырмалы түрде тұрақты болса, құйрық доменінің құрамы ламин түріне байланысты өзгереді. Дегенмен, барлық C терминалды домендерде ядролық локализация тізбегі (NLS) болады. Басқа IF ақуыздары сияқты, ламиналар өздігінен күрделі құрылымдарға жиналады. Бұл құрылымдардың негізгі бірлігі – оралған коил димері. Димерлер бастан құйрыққа қарай тізіледі, бұл протофиламенттің қалыптасуына мүмкіндік береді. Бұл протофиламенттер бірігіп, ламин филаменттерін құрайды. Жоғары сатыдағы организмдердің, мысалы омыртқалылардың ламиналары паракристалдық массивтерге жиналуын жалғастырады. Бұл геннен альтернативті жарылу арқылы екі изоформа – A және C ламиндары жасалуы мүмкін. Бұл изоформалар арасында жоғары гомологияны тудырады. Кейбір зерттеулер A және C ламиналары ядролық ламинаның қалыптасуы үшін қажет емес екенін көрсетсе де, LMNA геніндегі бұзылулар физикалық және психикалық шектеулерге алып келуі мүмкін.
The structure of lamins is composed of three units that are common among intermediate filaments: a central α helical rod domain containing heptad repeats surrounded by globular N and C terminal domains. The N terminal is shorter and located at the top (head) while the C terminal is longer and located at the end (tail). Lamins have a unique structure of the heptad repeats that is continuous in nature and contains an additional six heptads. While the head domain of lamins is fairly consistent, the composition of the tail domain varies based on the type of lamin. However, all C terminal domains contain a nuclear localization sequence (NLS). Similar to other IF proteins, lamins self assemble into more complex structures. The basic unit of these structures is a coiled coil dimer. The dimers arrange themselves in a head to tail manner, allowing for the formation of a protofilament. As these protofilaments aggregate, they form lamin filaments. Lamins of higher level organisms, such as vertebrates, continue to assemble into paracrystalline arrays. Two isoforms, lamins A and C, can be created from this gene via alternative splicing. This creates a high amount of homology between the isoforms. Some studies have demonstrated that lamins A and C are not required for the formation of the nuclear lamina, yet disruptions in the LMNA gene can contribute to physical and mental limitations.
B типті пластиналар
В типті ламиналар қышқыл изоэлектрлік нүктеге ие және әдетте барлық жасушада кездеседі. А типті ламиналар сияқты, В типті ламиналардың да бірнеше изоформасы бар, ең көп таралғаны – B1 және B2 ламиналары. Олар LMNB1 және LMNB2 деген екі жеке геннен түзіледі. HGPS ламин А-ны кодтайтын LMNA геніндегі нүктелік мутация нәтижесінде пайда болады. Бұл генетикалық өзгеріс преламин А-ның мутациялық түрін құрады, ол айтарлықтай қысқа және мырыш металлопротеазасымен кесілуге арналған орыннан айырылады. Преламин А посттрансляциялық модификациялар кезінде тиісті түрде өңделмегендіктен, липидтік модификациясын (фарнезиляциясын) сақтап, ішкі ядролық мембранада қалады. Бұл ядроның механикалық тұрақтылығын бұзады, нәтижесінде жасушалардың өлімі күшейеді және қартаю процесі жеделдейді.
B type lamins are characterized by an acidic isoelectric point, and they are typically expressed in every cell. As with A type lamins, there are multiple isoforms of B type lamins, the most common being lamin B1 and lamin B2. They are produced from two separate genes, LMNB1 and LMNB2. HGPS is caused by a point mutation in the LMNA gene that codes for lamin A. The genetic alteration results in an alternative splice, creating a mutated form of prelamin A that is much shorter and lacks the cleavage site for a zinc metalloprotease. Because prelamin A cannot be properly processed during posttranslational modifications, it retains its lipid modification (farnesylation) and remains in the inner nuclear membrane. This disrupts the mechanical stability of the nucleus, resulting in a higher rate of cell death and therefore a higher rate of aging.