文摘

乍一看,核糖体生物起源和染色质重塑过程有很大不同,但他们有一个共同的问题,涉及核酸和小基本蛋白质之间的相互作用,可能导致不必要的细胞内聚合。多功能核酸性女伴NPM1 (B23 / nucleophosmin)活跃在核糖体生物起源的几个阶段,染色质重塑,和有丝分裂以及在DNA修复,复制和转录。此外,NPM1 Myc-ARF-p53通路中的扮演着重要的角色,以及在相扑的监管。然而,NPM1的相对重要性在这些过程仍不清楚。此处提供的更新扩展列表的NPM1的多样化的活动和互动的合作伙伴。NPM1核出口机制功能的NPM1核仁和有丝分裂纺锤体的肿瘤发展的关系进行了讨论。认为NPM1的暗示功能组蛋白伴侣可以解释一些,但不是全部,影响观察的细胞后NPM1表达的变化。未来的挑战是了解NPM1被激活,招募,控制执行其功能。

1。介绍

核糖体生物起源和染色质重塑是不同的过程,但可以进行一些比较。类似于组蛋白在DNA的沉积,核糖体蛋白质必须结合核糖体RNA (rRNA),它被假定两个过程容易聚合。关于尺寸和电荷,组蛋白让人想起核糖体蛋白,即小和基础。组蛋白可分为核心组蛋白和H1的链接器组蛋白家族。核心组蛋白H2A、H2B、H3和H4副H2A、H2B二聚体和H3和H4组蛋白八聚物四聚体形成,因此包含两个H2A、H2B二聚体和H3和H4四聚物,DNA缠绕成型是一个重复的结构称为核小体。装配组蛋白八聚物复合物在监护人的帮助下提出了一个真核生物的祖先的特征(1]。组蛋白陪伴是绑定组蛋白和刺激反应的因素包括组蛋白转移没有最终产品的一部分(2]。他们可以参与组蛋白转移到DNA(沉积),DNA(拆迁),从一个女伴到另一个,最后组蛋白监护人可以促进转移到使用组蛋白为底物的酶(2]。一个新兴的趋势是越来越多的赞赏更积极的角色组蛋白在染色质重塑陪伴,例如增加转录率和促进复制(2,3]。一些长时间陪伴可以存储组蛋白发生实际转移和组蛋白属于nucleophosmin / nucleoplasmin陪伴的家人被认为作为“存储平台”或“下沉”[4]。

一些核陪伴也可能扮演一个角色在核糖体生物起源通过促进核糖体蛋白质之间的相互作用和rRNA,归因于NPM1函数,尽管目前缺乏确凿的证据,这个函数。然而,NPM1必将preribosomal复合物的一小部分,会影响核糖体合成的速率。但NPM1也参与DNA复制、重组,转录和修复。而一些NPM1的功能已经很成熟,其他人一直没有那么明确。那么这些不同周围的证据但不一定是相互排斥的NPM1功能?此外,如何促进增长的活动NPM1符合其作为肿瘤抑制?这里提供一个更新概述的功能和相互作用的蛋白质NPM1同时解决上述的一些问题。

2。Nucleoplasmin组蛋白监护人的家庭

NPM像蛋白质(如NPM1-NPM3)中发现了哺乳动物,鱼,鸟,飞但不是在细菌或酵母(图1)。有一些显著的差异表达模式,细胞内不同成员之间的定位和功能,但nucleoplasmins / nucleophosmins标志之一是守恒的氨基端oligomerisation域(5]。oligomerisation域的晶体结构从四个nucleoplasmin家族成员已经解决,即nucleoplasmin (Np) [6),果蝇nucleoplasmin-like (dNLP) [7],人类NPM1 [8),而非洲爪蟾蜍NO38 / NPM1 [9]。核心是在每种情况下五聚物,不同结构之间的细微的差别,可以选择性的重要方面约束力的合作伙伴(图1 (b))。NPM蛋白质可以通过包装形式decamer结构两个五聚物放在这样的三明治结构,这个结构被认为是参与组蛋白复杂的绑定(9)(图1 (c))。德勤的五聚物不受影响,表明半胱氨酸介导二硫化物债券不是五聚物的形成的关键,因此他们在sds - page电泳部分耐药提供样品不广泛煮之前加载10- - - - - -15]。

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图1
NPM1结构。(一)域的表示人类NPM1 NPM2和NPM3蛋白质。酸性补丁(“A”)表示。(高清:heterodimerization域,DBD: DNA结合域,NoLS:核仁的定位主题)。(b)五聚物的结构非洲爪蟾蜍光滑的xNPM1 / NO38 (PDB ID: 1 xe0)作为可视化Jalview PDB查看器。(c)两种人类NPM1五聚物(PDB ID: 2 p1b)堆放在一个decameric配置。(d)从不同的NPM1核心区域的序列比对蛋白质和NPM-like蛋白质。Clustal W是用于校准和进一步的编辑是浓度校准软件的帮助下完成的。结构上重要的“AKDE”和“GSGP”循环图所示的位置以及守恒L42和,残留物(参考人类NPM1)。海关:智人;Mm:亩所支配;Rn:鼠形;博士:鲐鱼类;Gg:背带吊裤带; Xl: Xenopus laevis; Dm: Drosophila melanogaster; Lp: Lytechinus pictus (sea urchin); Ap: Asterina pectinifera (star fish).

Nucleoplasmin,组蛋白存储蛋白质,首先分离出非洲爪蟾蜍光滑的卵母细胞提取物(16,17)是最丰富的蛋白质之一非洲爪蟾蜍卵母细胞的细胞核,包裹着产妇组蛋白池(17,18]。一个nucleoplasmin五聚物可能成为二聚物形成decamer,胜任协会五H2A、H2B二聚体或五组蛋白八聚物,和nucleoplasmin组装核小体的能力在体外(6]。Nucleoplasmin结合精子核基本蛋白质(snbp),包括精蛋白、protamine-like类型和组蛋白类型(19]。Nucleoplasmin促进decondensation和重塑交换snbp受精后的父亲的染色质的组蛋白(20.]。nucleoplasmin在受精的染色质重塑活动已被证明是依赖磷酸化状态(21]。磷酸化nucleoplasmin提高H2A、H2B交换活动在decondensation精子染色质和它也增加nucleoplasmin促进核小体组装的能力在体外,综述了文献[18]。哺乳动物nucleoplasmin / NPM2表示只有在卵母细胞相似非洲爪蟾蜍nucleoplasmin。基因敲除的Npm2在老鼠身上没有重大影响减数分裂和精子染色质decondensation和Npm2−−/老鼠是可行的(22]。尽管如此,Npm2−−/女性生育能力下降或不育由于胚胎植入前的缺陷和核异常明显Npm2−−/卵母细胞,包括异染色质和核仁的组织的变化(22]。

NPM3分享了很多特点和NPM1 NPM2包括酸性域和寡聚化地区多个潜在的磷酸化站点和核本地化信号(5]。NPM3信使rna表达在很多人类胰腺组织高水平和睾丸(23,24]。NPM3蛋白质局部在间期细胞细胞核和核仁。活跃的核糖体rna转录所需似乎核仁的本地化,但自己似乎并没有绑定rRNA [25]。NPM3可以绑定组蛋白(26),影响转录NPM1相似,但它是表明NPM3缺乏内在的组蛋白伴侣的活动在体外(27]。Npm3−−/老鼠没有报告日期,但抑制NPM3表达哺乳动物卵母细胞禁止父亲染色质decondensation [28]。NPM3可能出现在小鼠卵母细胞可以提供备份NPM2的损失,因此精子染色质重塑NPM2可能不是哺乳动物的关键功能,如建议(5]。深入分析了不同NPM-like蛋白质及其进化,我参考读者最近出色的文章主题(5,29日,30.]。

3所示。NPM1一眼就

3.1。基因结构

NPM1(也称为nucleophosmin NO38它或B23)是最好的学习NPM家族的成员和蛋白质现在直接导致癌症发展的人类31日]。NPM1之间高度保守的人类,啮齿动物,鸡肉和鱼。人类NPM1映射到染色体5 q35和12个外显子组成。两个亚型,除了完整的wt NPM1.1,已报告,即NPM1.2和NPM1.3(图2 (b))。剪接变体,NPM1.2,利用一种替代 终端外显子导致更短的蛋白质含有259个氨基酸(32]。最近所知甚少的表达和功能放置同种型NPM1.3但这同种型缺乏内部段c端地区,与未知的功能意义。

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图2
NPM1域组织。(a)详细的人类NPM1突出寡聚化域表示,酸性、碱性区域,a1a3表示酸性补丁(NLS:核本地化信号;高清:heterodimerization域;DBD: DNA结合域;NoLS:核仁的定位主题)。(b)的部分序列比对NPM1.1 (wt)和NPM1.2 NPM1.3亚型NPM1说明损失的重要的部分。
3.2。蛋白质域结构

NPM1有着截然不同的和独特的蛋白质域结构(图2(一个)齐聚反应所需)和地区,伴护活动,核酸绑定,描述了核本地化和映射33- - - - - -35]。有一些更有趣的功能域的组织。第一个十五氨基酸的NPM1蛋氨酸丰富的地区,但该地区的意义还不清楚。可能确保蛋氨酸残渣以来强烈的翻译起始密码子有良好科扎序列(36),虽然不是核心的重要组成部分蛋氨酸丰富区域也会影响构象(36]。NPM1港口酸性延伸称为A1, A2, A3。这些补丁可以扮演一个角色在电荷中和模仿DNA / RNA。而很明显,仅NPM1核心区域(包括酸性补丁A1)可以绑定弱结合组蛋白H3和H4的存在酸性A2和A3补丁所需的组蛋白H2A、H2B绑定(37]。c端地区是独一无二的NPM1基本氨基酸和包含集群提供本地化的正电荷后跟高度芳香的氨基酸。这个区域涉及核酸绑定(34,38ATP结合[],39),组蛋白转移(37),核糖核酸酶活性(35和核仁的本地化40,41]。

3.3。细胞定位

NPM1穿梭是一个核质蛋白(42核进口)和主题以及描述了核出口。NPM1航天飞机的能力是至关重要的几个假设的功能包括核糖体蛋白的核出口L5 [43)和控制中心体复制(44]。NPM1可能协助小基本蛋白质运输的核仁(45,46]。事实上,NPM1以前发现绑定small basic病毒和核仁的蛋白质(牧师47),雷克斯(48,答49]和p120 [50),促进他们的核仁的本地化(表1)。NPM1核仁的蛋白质为主,然而,核浆中的一小部分也可以检测到。NPM1动态定位在有丝分裂期间,观察到核仁的残余,在perichromosomal层和有丝分裂纺锤体的池(51,52]。在核仁,NPM1富集在细粒度组件包含成熟preribosomal粒子(53]。序列图案和分子机制参与调停核仁的本地化NPM1不理解详细但实验证据指出,一些地区的蛋白质是必需的。NPM1变异预测破坏单体和低聚物结构明显损害核仁的积累(54]。此外,两个守恒的色氨酸残基,W288 W290,所需NPM1核仁的本地化,可能通过促进NPM1绑定到核酸通过提供一个合适的二级结构(55]。最近,残留K263和K267被证明是功能所需的NPM1核仁的定位以及其蛋白质稳定(56,57]。还需要功能性核本地化信号(41),但一些困惑在文献中关于什么确切的主题存在于核所需的核心域定位(40,41]。NPM1.2同种型存在于细胞在低水平和检测到细胞质和核浆进一步支持了这种观点,即糖基的NPM1有助于核仁的定位(58]。

表1
NPM1结合蛋白。
3.4。体内蛋白质功能

基因敲除的Npm1在老鼠身上导致无限制中心体复制,基因组不稳定性和受损的核糖体生物起源111年,112年]。Npm1−−/老鼠显示异常器官形成,尤其是前脑不正常发育。小鼠胚胎之间的死天E11.5 E16.5因贫血造成的严重缺陷造血作用[112年]。然而,小鼠胚胎成纤维细胞缺乏p53和Npm1是可行的,可以繁殖在体外,表明Npm1不是严格必需的细胞生长和增殖111年,112年]。它也是有趣的Npm1−−/胚胎后计算的杀伤力与核糖体蛋白相比,小鼠胚胎损失函数(113年暗示一个重要但不必要的NPM1核糖体合成的函数。

3.5。NPM1的转译后的修改

NPM1蛋白质是广泛被磷酸化、乙酰化ubiquitylation, SUMOylation。通过研究相关的蛋白质nucleoplasmin需要我们得知,磷酸化nucleoplasmin核心域绑定的功能基本蛋白质和decondensating精子DNA (21,114年]。从研究nucleoplasmin因此我们可以大概了解更多关于NPM1但到目前为止,NPM1通过磷酸化的规定不是很好理解。NPM1被视为核仁的磷蛋白质和一些激酶,例如酪蛋白激酶2 (CKII) [115年),polo-like激酶2 (Plk2) (109年],CDC2 [116年和细胞周期素E / CDK2复杂117年)可以使磷酸化NPM1。磷酸化的NPM1可能控制方面的功能,定位和oligomerisation可能与核仁的功能和发展通过有丝分裂118年]。磷酸化的NPM1也可能影响核糖体生物起源通过增加NPM1核糖体组件的绑定关联。例如,磷酸化通过CKII增强约束力NLS序列来自SV40大T抗原和艾滋病毒(牧师46,115年]。

一系列的论文2008 - 2009显示NPM1之间发生一系列复杂的交互,ARF肿瘤抑制和SUMO-pathway。小Ubiquitin-like修饰符(相扑)蛋白质共价连接到其他蛋白质来修改它们的功能在不同的细胞过程,如细胞凋亡、细胞内运输、转录调控、蛋白质稳定性和DNA损伤修复。SUMO-tag远离其蛋白质目标SUMO-deconjugating蛋白酶(k sentrin-specific蛋白酶或SENP)。SENP3 SENP5本地化在核仁和绑定NPM1因此NPM1可能控制相扑通路(119年]。击倒NPM1或核仁的SENPs呈现相似的核糖体生物起源的缺陷(119年]。NPM1本身实际上是SUMOylated [120年]虽然网站(s)仍然是一个有争议的问题和SUMOylation NPM1可能影响定位和生存途径(121年]。从NPM1 SENP3可以删除相扑81年,122年]。有趣的是,现在意识到ARF肿瘤抑制促进SUMOylation几个相互作用的蛋白质包括NPM1 [123年]。从力学上看,ARF促进SENP3蛋白质的营业额123年]。NPM1也是ubiqutinated [54,75年,103年]。USP36 deubiquitylating酶,清除血液中的泛素NPM1导致NPM1稳定和改善核仁的功能(84年]虽然损耗USP36损害核糖体生物转化。有趣的是,NPM1本身可以通过直接绑定目标USP36核仁(84年]。因此,NPM1之间的相互作用,泛素和相扑通路发挥重要作用在维护核仁的结构和功能。

4所示。NPM1:双核仁的组蛋白和核糖体女伴吗?

NPM1结合变性蛋白质基质,陪伴的一个特点。的确,NPM1建立属性之一是它能够防止聚合和热变性的蛋白质在体外(124年]。因为NPM1被发现与preribosomes最初认为是核糖体伴侣或装配因素。支持这种想法,一小部分可溶性NPM1与preribosomal粒子,特别是60年代(43]。NPM1促进核糖体RNA的乳沟在体外和作为一个内切核糖核酸酶成熟rRNA成绩单(13,125年]。击倒的NPM1使用核损害处理prerRNA成熟28 s [75年]。此外,屏蔽NPM1核质穿梭抑制核糖体亚基出口导致细胞生长速率下降,也暗示NPM1 preribosome出口(126年]。NPM1直接交互与核糖体蛋白质的一个子集包括RPL5 [43],RPS9 [82年],RPL23 [63年]。与NPM3 NPM1形式复杂,NPM3期间显示负调节NPM1核糖体生物起源(25]。值得注意的是NPM1 nucleic-acid-binding领域缺乏变量也抑制核糖体生物起源NPM3相似。总之,NPM1通过支持促进细胞生长和增殖的核糖体生物起源的几个不同的阶段。

NPM1可以组装核小体在体外和decondense nucleoplasmin[精子DNA相似37,95年],NPM1建议是组蛋白伴侣在核仁9]。如前所述NPM1 associates rDNA和损耗的NPM1或表达的显性负NPM1突变组蛋白伴侣缺乏活动会导致减少rDNA转录(127年),尽管这些影响没有一直观察到其他人(111年,128年,129年]。有趣的是,表达NPM3压制NPM1组装核小体的能力在体外(27),类似于NPM3 NPM1函数的负调控在核糖体生物转化。有可能这些监管职能是同一枚硬币的两面吗?

今后的核仁的p14ARF /单独(ARF)肿瘤抑制作为主要NPM1绑定合作伙伴点燃兴趣NPM1在核仁的功能75年,128年,130年]。执行表达式ARF块NPM1核质穿梭(128年),增加NPM1蛋白质的降解,减少28 s rRNA处理(75年]。在正常情况下,NPM1促进ARF的核仁的定位和稳定,但NPM1是否也可以阻止ARF功能仍存在争议(131年,132年]。它认为,在正常情况下NPM1主要采取行动促进东盟地区论坛(核仁的本地化133年]。有趣的是,其他组织发现,ARF减少蛋白质合成通过抑制形成多核糖体(129年),ARF结合rDNA干扰转录(134年]。这些是有趣的发现鉴于NPM1 rDNA基因启动子结合,在核糖体核出口过程中发挥作用。然而,ARF绑定到其他目标比NPM1核仁(130年),因此,不太可能所有论坛通过NPM1注入的影响。这些类型的研究的一个问题可能间接影响源于激活的压力反应,如p53诱导细胞周期阻滞在一些设置可以使细胞生长的解释数据(“鸡和蛋的问题”)。第二个问题可能包括不完整的NPM1击倒在那些实验,依靠RNAi鉴于NPM1是一种丰富和稳定的蛋白质。

5。NPM1函数在DNA复制、转录和修复

NPM1涉及DNA复制的过程,重组,转录和修复了31日]。如前所述,NPM1与组蛋白H3, H4, H2A、H2B。NPM1可能参与染色质重塑相关事件影响核小体的组装,或调节组蛋白的修饰组蛋白修饰酶的招聘。有趣的是,nucleolin (C23),一个主要的核仁的蛋白质也被卷入DNA复制和转录的类比NPM1 [135年),尽管nucleolin和NPM1没有结构相似。

5.1。DNA复制

NPM1结合视网膜母细胞瘤蛋白(复审委员会)和协同刺激DNA聚合酶α活动在体外并可能因此影响DNA复制过程(77年,136年]。此外,NPM1还可以刺激在体外adenoviral DNA的复制(95年]。组蛋白伴侣参与复制的另一个例子是ASF1优先定位活性DNA复制叉(137年]。

5.2。DNA转录

NPM1已经在很多方面直接涉及基因转录。首先,NPM1与原癌基因通过绑定在原癌基因启动子促进转录RNA聚合酶II驱动(59]。NPM1调节Myc蛋白质周转,因此直接影响细胞生长和转换在肿瘤发展(105年]。第二,NPM1可以与HEXIM1交互,RNA聚合酶II转录监管机构,以促进转录(65年]。第三,结合核心组蛋白的乙酰化和NPM1本身增强了转录率(138年]。乙酰化作用的NPM1 (Ac-NPM1)导致破坏的核小体和转录激活。这表明一种新的和更积极的NPM1在染色质重塑中的作用138年]。Ac-NPM1优先发现在核浆与RNA聚合酶II和Ac-NPM1在癌症的增加可能是机械的重要性(139年]。另一方面,NPM1结合GCN5在有丝分裂期间抑制GCN5介导的自由和mono-nucleosomal组蛋白的乙酰化作用[70年]。第四,NPM1作为辅阻遏物或转录辅激活绑定YY1, IRF1, p53, NF - B和其他转录因子(表1)。例如,它是表明NPM1参与转录对骨髓细胞(视黄酸反应64年]。在维甲酸诱导分化,NPM1形式与激活一个复杂的蛋白质转录因子2 通过招聘,并执行一个辅阻遏物函数组蛋白去乙酰酶抑制剂(64年]。第五,和特别感兴趣的是发现NPM1参与调节转录的RNA聚合酶在核仁127年],是调解rDNA转录因子诱导的关键TAF (I) 48 (140年]。调制的RNA聚合酶转录可能是一个关键的活动NPM1因为rDNA转录变化是一个重要的分子改变肿瘤细胞(141年]。RNA聚合酶我活动严格控制等几个肿瘤抑制和致癌基因p53和原癌基因,分别为(142年]。因为原癌基因和NPM1绑定到核仁的rDNA染色质和可以刺激我转录RNA聚合酶(127年,143年,144年),很可能NPM1促进原癌基因的超表达核糖体RNA合成,类似于函数在RNA聚合酶II NPM1促进原癌基因启动子控制。这种机制可以时需要考虑的相关思考如何NPM1有利于细胞生长和致癌的转变。绑定的NPM1核仁的染色质需要,有点令人惊讶的是,RNA绑定NPM1活动和间接核仁的转录因子UBF [145年]。此外,NPM1促进核仁的本地化的RNA聚合酶转录终止因子(TTF-1) [87年]。总之,几行NPM1证据指向一个配角的RNA聚合酶I和II转录。

5.3。DNA修复

细胞的DNA链断裂触发激活途径导致DNA损伤反应和DNA修复。DNA链断裂导致全球和本地染色质的变化一起激活和招聘的几个修复和信号的因素。检测DNA损伤,或者在DNA修复自身的起始,NPM1把从细胞核核浆和染色质结合146年]。特别是一个磷酸化NPM1池是招募IR-induced DNA损伤病灶(147年]。抑制rDNA转录或rRNA处理,在没有DNA损伤的情况下,也常常引发快速移位的主要核仁的NPM1蛋白质核浆(148年,149年),这种变化在本地化NPM1可能会功能不同的细胞通路相互作用。有趣的是,NPM1信使rna和蛋白质被发现显著诱导后UV-induced DNA损伤(150年),加上NPM1表达的增加有增强的RNA结合活动(151年]。执行NPM1表达依次呈现细胞抗UV-induced细胞死亡(152年]。可想而知,NPM1可能作为组蛋白伴侣,或后,修复DNA链断裂。组蛋白伴侣的一个例子,类似的功能已经建立酵母CAF1调节组蛋白H3-H4组装在核苷酸切除修复。CAF1至关重要在染色质组装双链断裂修复但不严格需要修复过程本身(153年]。因此它应该相关调查如果NPM1介导prosurvival效应可以解释为组蛋白的伴侣蛋白功能活跃在DNA修复过程。

6。NPM1在有丝分裂纺锤体的功能是什么?

有丝分裂纺锤体包括纺锤体微管,数组相关的蛋白质,和中期中心体也出席了纺锤体两极。纺锤体两极,微管由中心体,而主轴有核纤维结构,单独的子细胞的染色体在细胞分裂。纺锤体组装的失败可能导致主轴检查点激活,如果监管不当可能会导致非整倍性。Npm1杂合性在老鼠身上导致无限制的中心体复制和基因组不稳定性(111年,112年]。有趣的是,一小部分NPM1蛋白检测在有丝分裂纺锤波池中期,轻松地使用常规免疫荧光显微镜检测(52]。应该指出,还有其他核仁的蛋白质有丝分裂纺锤波nucleolin和fibrillarin等,这意味着NPM1轴不在一个核仁的蛋白质的一个独特的位置。纺锤波,NPM1 colocalizes NuMA(核有丝分裂器蛋白质)(52]。主轴池绑定形式的NPM1修改,大概磷酸化,免疫印迹的迁移变化(52]。NPM1可能发挥更直接的作用在一些细胞中心体复制给定证据无法匹敌的NPM1 associates的中心体在间期和释放cdk2 /细胞周期素E介导的磷酸化在NPM1残渣Thr199导致中心体复制的起始117年]。其他调查人员无法检测NPM1在间期细胞中心体使用蛋白质组学或免疫荧光(154年),尽管它应该考虑免疫原性抗原表位和构象的中心体绑定NPM1可能是不同的155年]。在老鼠中,磷酸化的Npm1 Thr198被证明发生在整个细胞周期和细胞生长和增殖率与wt Npm1相似。这表明,磷酸化的Npm1 Thr198不是正常小鼠细胞增殖的一个关键事件(156年]。

着丝粒(不与中心体混淆)的染色体域控制有丝分裂染色体的行为。NPM1也同事CENPA(着丝粒蛋白)包含复杂(157年]。CENPA编码相关的组蛋白H3组蛋白折叠域和CENPA是一个假定的组件的修改它取代组蛋白H3 nucleosome-like结构。NPM1在复杂的发现CENPA涉及NPM1还在着丝粒控制。最近的研究证实在这些复合物NPM1但并没有发现任何证据NPM1的主要功能,虽然在一些实验击倒NPM1不完整的(158年,159年]。然而,在快速增长的海拉细胞耗竭的NPM1导致有丝分裂逮捕由于主轴检查点和p53诱导和激活这些细胞有丝分裂纺锤体和中心体形成缺陷的迹象(160年]。数据综合起来表明支持由NPM1涉及着丝粒染色质组蛋白伴侣功能。损耗nucleolin导致增长的逮捕,有趣的是,细胞凋亡增加,大量核改变,多极纺锤波与缺陷在中心体复制161年]NPM1失活的非常相似。nucleolin有趣的在这种情况下,它也作为一个组蛋白伴侣蛋白(162年]。要理解NPM1的双重功能和定位,以及nucleolin,仍然是一个挑战。

7所示。NPM1和癌症

NPM1显然是在促进增长和肿瘤抑制功能。过度的NPM1提高细胞分裂和细胞生长可能通过刺激影响rDNA转录,核糖体亚基在s阶段导出和DNA复制。转换角色NPM1在NIH3T3细胞(68年)和超表达的NPM1可能促进肿瘤形成干扰的激活p53 ARF。类似于致癌基因,如Ras,发现NPM1过度诱导细胞衰老在人类成纤维细胞(74年]。NPM1一般水平的升高与正常细胞相比,肿瘤细胞。水平的提高NPM1可能至少部分反映了更高的增长率和增加肿瘤细胞的核糖体生物起源需求(163年)和NPM1诱导b细胞时,t细胞和瑞士3 t3细胞刺激与各种有丝分裂代理(164年- - - - - -166年]。NPM1是人类实体肿瘤中也是在许多类型的主要包括,但不限于,甲状腺肿瘤的167年),大脑168年),肝脏(169年和前列腺癌62年]。NPM1已被证明是致癌Myc和目标NPM1信使rna可以直接诱导Myc通过绑定的NPM1启动子(170年]。NPM1抑制细胞凋亡的能力,促进DNA修复可能在肿瘤发展过程中扮演了一个重要的prosurvival角色。但是没有确凿的证据证明(wt)NPM1是作为一个善意的原癌基因体内,当过表达。

中断的NPM1发现基因易位或杂合的删除在人类造血系统恶性肿瘤(171年),如急性早幼粒细胞白血病(APL),间变性大细胞淋巴瘤(ALCL)和癌变前的骨髓增生异常综合征(MDS)了(31日,171年]。有趣的是,易位发生在NPM1 n端地区融合基因不同的合作伙伴,如间变性淋巴瘤激酶(碱性),视黄酸受体 (RAR )或1 (MLF1) ALCL骨髓白血病因素,分别APL和MDS。在这些恶性肿瘤,NPM1有助于肿瘤发展通过激活潜在的致癌融合蛋白的伴侣,也就是说,碱性,RAR ,或者MLF1 [172年,173年]。此外,等位基因之一NPM1经常观察到患者新创和therapy-related MDS31日]。的意义NPM1作为一个癌症基因有点可疑,因为它被认为NPM1部分(融合蛋白)是只用一个重要二聚接口。例如,在NPM1-ALK的情况下,转换能力与能力形成低聚物和NPM1-ALK无法形成低聚物(二聚)nontumorigenic [172年]。然而,这个不清楚角色NPM1将改变,因为它在2005年被发现,三分之一的成人急性髓系白血病(AML)例显示异常的细胞质表达NPM1 exon-12突变发生的NPM1,因此直接暗示NPM1作为一个癌症基因(174年]。分析和临床研究关于NPM1c + AML最近回顾了广泛和将不讨论进一步175年]。

8。NPM1作为肿瘤抑制

NPM1是充当haploinsufficient肿瘤抑制血液中细胞(176年]。首先,NPM1撼动了ARF蛋白质的损失发生在与ARF的失败正确定位核仁(111年]。降低水平的ARF意味着增加小鼠成纤维细胞的致癌转换速度因为ARF至关重要激活p53在小鼠致癌基因的激活(111年,177年]。认为NPM1 ARF的关键看守也支持这一事实ARF离域和功能残疾AML细胞表达派生致癌NPM1c突变体(178年,179年]。应该提到NPM1调节Fbw7核仁的本地化 同种型,NPM1c也已经失去了这个函数导致增加MYC的水平(105年),鉴于MYC退化需要Fbw7 (180年]。ARF-NPM1-Myc的复杂动力学网络了其他更详细的(181年]。第二,NPM1杂合性导致基因组不稳定性如图所示非整倍性,增加中心体数字和DNA损伤检查点激活,在中学阶段提高致癌率转换在体外和在活的有机体内。事实上,Npm1+ /−老鼠经常开发血液恶性肿瘤后条件类似脊髓发育不良(112年]。

干扰在核仁的或核糖体功能被称为核仁的压力或核糖体压力和经常与p53肿瘤抑制途径激活(182年]。核糖体生物起源机械缺陷通常表现为骨髓衰竭,增加患癌症的风险。一个明显的综合症是Diamond-Blackfan贫血(DBA)引起的突变核糖体蛋白(RPS19、RPL11 RPL5和其他人)导致有缺陷的40岁或60年代核糖体亚基生产白血病和骨肉瘤的风险(183年]。如前所述,核仁的蛋白质的失活NPM1 nucleolin也会导致有丝分裂纺锤体缺陷,基因组不稳定性和积累反过来激活p53的DNA损伤。DBA患者的基因组不稳定性的程度还不清楚。目前尚不完全清楚,如果减少水平的NPM1激活DNA损伤反应,核仁的应力响应,或两者兼而有之,这可能是相关的进一步研究这个问题。

总之,损失的一个等位基因NPM1癌症更近一步,但同样值得注意的是,NPM1吗不被证明能够抑制基因参与细胞周期进展,诱导细胞凋亡细胞损伤,或者DNA损伤后诱导细胞周期阻滞。因此,NPM1不是你的“典型”的肿瘤抑制基因。相反,NPM1作为上下文相关的肿瘤抑制,下游的细胞周期机械和表达水平和本地化主要的蛋白质是重要的。

9。NPM1核出口的机制

AML NPM1c突变体的发现,这是一个结合功能(核出口)和损失函数(核仁的本地化)突变体,代表了一个根本性的突破在理解的分子发病机制的一个子集AML情况下(174年]。NPM1c利用Crm1-mediated核出口机制通过移码突变导致建立一个功能核出口信号(NES),结合其他氨基酸替换正在努力防止NPM1c核仁的定位(184年]。相关工作NPM1c,并行寻找内源性NES NPM1和两组发现NES NPM1寡聚化域内不同的候选人。一个主题是hNPM1 42-LSLRTVSL-49序列,在突变L42A和L44A块NPM1核出口(43]。同样,引入L102A突变在94年第二NES - itppvvlrl - 102主题街区NPM1核出口(44),有趣的是,引入L102A突变也防止NPM1c穿梭。另一个扩展模型会考虑NPM1核心的结构。据推测,突变引入临界循环寡聚化域内残留导致崩溃和未能保持适当的单体结构(54]。其他突变可能损害构象或扰乱NPM1的疏水热稳定的核心,同时也使得单体的结构相对未受影响。残留物,,L42 L44(指人类NPM1)都是高度保守的残留在整个nucleoplasmin家庭(图1 (d))。可以想象,一些NPM1核心突变体,失去了结构和/或功能性质也可能会影响核出口。换句话说,NPM1突变体与结构性缺陷可能无法接受出口根据协会与其他细胞因子结合构象的变化。这个模型可以很容易地通过进一步测试诱变的守恒的NPM1核心内的残留物。NPM1核心结构允许的可用性也在网上预测突变结构的影响在某种程度上(54]。因此,NPM1核出口的分析应考虑结构的影响和更多关于NPM1核出口的还有待发现。

10。针对NPM1癌症

假设高水平的NPM1使癌细胞对它上瘾,推倒NPM1使用RNAi或小分子抑制剂可以阻止细胞生长。抑制癌细胞的NPM1但不因此在正常细胞是一个有吸引力的,但理论,治疗的方法。艾滋病毒逆转录病毒编码的牧师是一个小的基本和细胞毒性蛋白主要核仁的本地化,类似于论坛。一个牧师衍生肽结合NPM1高亲和力干扰NPM1函数。作者表明,NPM1 transactivate PCNA子构造的能力是受这个牧师肽(185年]。另一个肽是cigb - 300 (P15-TAT),一种抗癌肽可以绑定NPM1和防止CK2驱动磷酸化导致核仁的分解和癌症细胞凋亡(186年]。avrainvillamide有趣nonpeptide化合物,生物碱,目标残留C275人类NPM1也诱发细胞p53活动(187年]。

小分子抑制NPM1齐聚反应呢?复合NSC348884是一个假定的NPM1小分子抑制剂,扰乱NPM1低聚物形成和细胞凋亡p53,紧随其后的是在癌细胞188年]。NSC348884行为破坏了疏水口袋齐聚反应所必需的。在类似的研究中校正NPM1抑制剂、剑等人用SELEX搜索RNA结合的寡核苷酸适配子NPM1 [189年]。他们发现了很多RNA寡核苷酸适配子束缚的中部地区NPM1导致干扰NPM1齐聚,核仁的移位和增加对细胞凋亡的敏感性189年]。对小鼠的研究表明肿瘤抑制作用NPM1如前所述,因此需要更多的研究来阐明上述战略考虑的潜在用途然后NPM1的复杂性。

11。其他功能的NPM1

NPM1无疑是一种多功能蛋白,发现在大多数细胞生物学课本的章节。NPM1最近涉及神经系统和造血干细胞健身(190年,191年),信使rna剪接和稳定192年,193年],NPM1甚至可能充当alarmin在免疫系统194年]。NPM1也发现核PIP3受体,和PIP3-NPM1复杂的神经生长因子介导凋亡效应(神经生长因子)通过抑制半胱天冬酶激活DNase [98年]。还有其他几个NPM1相关蛋白质比列入表中1少,但这仍然是研究的很透彻了。例如,在蛋白质组学研究NPM1被发现与许多核糖体蛋白质和RNA / DNA解旋酶(82年]。此外,NPM1早些时候被发现与CDC14(参与中心体组织),SNF2(染色质重构),Nup98(核孔)和CENPF(着丝粒蛋白F) (195年]。

也有两个有趣的NPM1 nucleoplasmin可以相关活动。首先,nucleoplasmin可以decondense染色质在未分化F9老鼠细胞表观遗传变化,包括组蛋白修饰和释放异染色质蛋白(196年]。通过此功能,nucleoplasmin提高卵母细胞的激活特定基因在这些老鼠细胞核核注入时青蛙蛋(196年]。第二,凋亡染色质缩合可以由nucleoplasmin [197年]。重组和凋亡的功能nucleoplasmin非常有趣和重要的调查如果NPM1能有相关功能。

12。结论

摘要招募,NPM1参与许多细胞过程包括多个方面的基因表达和某些修改形式的NPM1似乎在转录RNA聚合酶II中发挥积极作用。NPM1也与许多蛋白质在有丝分裂纺锤体以及核仁。组蛋白伴侣函数提供的NPM1假定是重要的在每个细胞位置但NPM1如何促进转录,复制和修复仍然遥遥无期。NPM1特定时刻的主要功能也可以由细胞周期阶段。因此,NPM1可能优先促进G1的核糖体生物起源,促进DNA复制在s阶段同时支持种族隔离染色体在有丝分裂(图3)。我们现在必须更好地理解NPM1如何招募和控制在不同细胞中的“活动站”。在这方面,最近发现磷酸化NPM1 (T199-p)是专门招募了DNA损伤网站是特别有趣的147年]。


图3
NPM1多功能组蛋白结合蛋白。NPM1可以影响DNA复制,修复和转录与组件交互的染色质组蛋白和染色质重塑等蛋白质。NPM1也是需要控制的进展通过有丝分裂和NPM1能促进核糖体生物转化。这些影响可能出现的能力NPM1绑定组蛋白在着丝粒或核仁,分别。

大量的数据表明NPM1参与核糖体合成多个步骤,但这不是容易理解NPM1如何调节rDNA转录,核糖体rna加工和出口的核糖体在同一时间。因为这些过程很可能是耦合的,但是不清楚,它不会直接解剖NPM1的功能作用在每个阶段的核糖体生物转化。当然,一个函数的NPM1核仁的染色质不排除严格区分后期功能在组装和出口鉴于NPM1核糖体RNA和核糖体结合蛋白质。同样的问题包围nucleolin,涉及几个核糖体生物起源步骤(rDNA转录,核糖体rna加工和组装),与组蛋白伴侣相关的属性(162年]。现在看来,nucleolin的关键角色之一是允许rDNA基因的转录(135年]。进一步的研究需要NPM1核糖体生物起源的角色澄清其功能。尤其是NPM1如何促进细胞生长和转换配合致癌基因的调节rDNA染色质更值得关注。我们还需要获得一个更好的理解的一般机制rDNA转录,在人类细胞核糖体rna加工。这样的努力被电流限制在一定程度上阻碍了相关分析来衡量和监控加载核糖体RNA和蛋白质动力学rRNA处理。

承认

本文实现了金融支持m . Lindstrom Ake Wiberg基金会,卡罗林斯卡医学院及Magnus Bergvall的基础。m . Lindstrom奖学金的获奖者从瑞典癌症协会(Cancerfonden)。作者感谢教授莫妮卡nist为有价值的讨论和安娜·埃里克森博士论文的仔细阅读。