Rola macierzy jądrowej w przestrzennej organizacji procesów jądrowych | Publikacje Biotechnologia molekularna

Rola macierzy jądrowej w przestrzennej organizacji

procesów jądrowych

The role of the nuclear matrix in the spatial organization

of the nuclear events

ROBERT LENARTOWSKI1, ANNA GOC2

Spis treści:

I. W stęp

II. Me to dy iz ol acj i m aci er zy ją dr ow ej

III . B ud ow a m ac ier zy ją dr ow ej

II I- l. S k ład bio ch em ic zn y m ac ier zy ją dr ow ej

II I-2. Ul tra st ru kt ur a m ac ier zy ją dr ow ej

II I-3. Se kw en cj e D NA zw ią za ne z m a cie rzą j ąd ro wą

IV. Ro la m ac ie rzy j ąd row e j w pr oc esa ch ją dr ow y ch

IV -1. St ru kt ur y m ac ier zy ją dr ow ej w łą czo ne w m e ta bo 

liz m R N A

IV - 1 - 1. „ Fa br yk i t ra ns kr yp cy jn e” m iejs ce m s yn 

te zy R NA na te re nie NM

IV - l- 2. K ol ok ali za cja p ro ce só w tr an sk ry pc ji i

sk ła da ni a R NA n a ter en ie N M

IV -2. U dzi ał m a cie rz y jąd ro w ej w faz ie S cy kl u k om ór 

ko w e go

IV -3. P roc es y na pr aw y D NA p rzy na jm n iej c zę ści ow o są

po w iąz an e z NM

IV -4. D yn am ik a skł ad u pe pt yd ow eg o m a cie rz y j ąd ro 

w ej j es t s ko re lo wa na z pr ze bi egi em licz ny ch p ro 

ce só w jąd ro w yc h

V. Po ds um o wa ni e

Contents:

I. In tro du ct ion

II. Iso lat ion o f t he n uc lea r ma tr ix

III . S tru ct ure o f the n uc lea r m atr ix

II I- l. Bi oc hem ic al c om po si tio n o f th e nu cl ear m at rix

II I-2. Ul tra st ru ctu re o f t he n uc lea r ma tri x

II I-3. DN A se qu en ce s att ac he d to the nu cle ar sc aff old

IV. R ole o f t he nu cl ea r m a trix in the nu cle ar ev en ts

IV -1. N uc lea r m at rix c om p ar tm en ts in vo lv ed in RN A

m et ab o lis m

IV - 1 -1 . N M tra ns cr ip tio n t ak es t he pl ac e i n t he

“t ra ns cri pt ion fac to ri es”

IV - l-2 . RN A tr an scr ip tio n an d s pli cin g col oc alis ed

in th e NM

IV -2. N ucl ea r ma tri x in th e S pha se o f t he ce ll cy cle

IV -3. A sso cia tio n o f t he D NA r ep air w ith N M

IV -4. D yn am ic s of th e n uc lea r m atr ix pro tei n c om po si 

tio n is co rr ela ted wit h ot he r nu cle ar ev en ts

V. C on clu di ng r em ar ks

W yk az st os ow an yc h s kr ótó w: AR S — sek wen cja re plik ują ca

się aut ono mic znie ; C AP — bi ałko wi ążą ce cza pecz kę ko ńca 5’

mR NA; CT D — d om ena C- koń cow a p olim era zy II R NA; DN A

— kw as d eok syr ybo nuk lein ow y; Dna zal — deo ksy ryb onu klea -

za I; EDT A — ety leno dia mi note tra octa n; faz a S -— faza rep lika 

cji DN A w c yklu k om órk owy m; h nRN A — niej edno rod ny

jąd ro wy R NA ; hn RN P — nie jed nor odn a jądr ow a r ybo nuk le-

op rote ina; M AR — rejon połą cze nia z ma cie rzą jąd ro wą; N M

— m acie rz ją dro wa ; Ori — mie jsce st artu re plik acji u ss aków ;

RN A — kwas ryb on ukle ino wy; Rn aza H — ry bon ukl eaza H;

RN P — ryb onu kle opro tei ny; S/ MA R — r ejon po łącz eni a z ma

ci erzą jąd row ą; S AR — rejo n poł ącz eni a z m ac ier zą ją dro wą ;

SC -35 — c zyn nik zaa nga żow an y w sk ład anie RN A; SC AF8 —

po dobn y d o bi ałek SR cz ynn ik w iążą cy dom en ę CT D pol ime ra

zy II R NA; SH — g rupy tio low e; Sm — b iałk a rd zen iow e

'Dr , : dr, P raco wn ia G ene tyk i, I nsty tut Bio logi i O góln ej i Mol e

ku larnej U MK, ul. Gag arin a 9, 87- 100 T oru ń, e- mail :

go c@ cc. uni. toru n.p l, r lena rt@ eag le.b iol. uni .toru n.p l

cz ąstec zki snR NP; SnR NA — mały jąd ro wy RN A; S R — biał ka

SR, bo gate w ser yno wo- arg inin ow e r eszty a min okw aso we.

I. Wstęp

Macierz jądrowa (NM) jest strukturą szkieletową

jądra komórkowego przesłanianą przez masy chro-

matyny oraz frakcję białek rozpuszczalnych. Jej uwi

docznienie wymaga sekwencyjnego przemywania

oraz usunięcia zalegającego w jej strukturze DNA.

Struktura ta jest definiowana jako pozostałość jądro 

wa, zrąb jądrow y czy tez frakcja biochemiczna opor

na na działanie detergentów oraz wysokich stężeń

soli. W czasopiśmiennictwie polskim została obszer

nie opisana przez prof. Zofię Kiliańskąw ko

lejnych pracach [1-3].

Sposoby pozyskiwania NM wywołują wciąż żywą

dyskusję nad faktem jej istnienia [4]. Sceptycy wska

zują, iż zastosowanie nieznacznie różniących się me

25 2 POSTĘPY BIO CH EMII 48 (4) , 20 02

http://rcin.org.pl

Podgląd częściowego tekstu

Pobierz Rola macierzy jądrowej w przestrzennej organizacji procesów jądrowych i więcej Publikacje w PDF z Biotechnologia molekularna tylko na Docsity!

Rola macierzy jądrowej w przestrzennej organizacji

procesów jądrowych

The role of the nuclear matrix in the spatial organization

of the nuclear events

ROBERT LENARTOWSKI1, ANNA GOC

Spis treści:

I. W stęp II. M eto d y iz o la c ji m a c ie r z y ją d r o w e j III. B u d o w a m a c ie r z y ją d r o w e j I I I - l. S k ła d b io c h e m ic z n y m a c ie rz y ją d ro w e j III-2. U ltr a str u k tu r a m a c ie r z y ją d r o w e j III-3. S e k w e n c je D N A z w ią z a n e z m a c ie rzą ją d r o w ą IV. R ola m a c ie r z y ją d r o w e j w p r o c esa ch ją d r o w y c h IV -1. S tr u k tu r y m a c ie rz y ją d r o w e j w łą c z o n e w m e ta b o lizm R N A I V -1-1. „ F a b r y k i tr a n sk r y p c y jn e ” m iejsce m s y n te zy R N A na te re n ie N M I V - l- 2. K o lo k a liz a c ja p r o c esó w tr a n sk ry p c ji i sk ła d a n ia R N A na te re n ie N M IV-2. U d zia ł m a c ie r z y ją d r o w e j w fa zie S cy k lu k o m ó r k o w eg o IV-3. P ro cesy n a p r a w y D N A p r z y n a jm n ie j c z ę śc io w o są p o w ią z a n e z N M IV -4. D y n a m ik a sk ła d u p e p ty d o w e g o m a c ie r z y ją d r o w ej je s t sk o r e lo w a n a z p rz e b ie g ie m liczn y ch p r o c esó w ją d r o w y c h V. P o d su m o w a n ie

I. In tro d u ctio n II. Isolation o f th e n u cle a r m a trix III. S tr u c tu re o f th e n u c le a r m a trix I I I - l. B io ch em ic a l c o m p o sitio n o f th e n u cle a r m atrix III-2. U ltr a str u c tu r e o f th e n u cle a r m a trix III-3. D N A se q u e n ce s a tta c h e d to the n u cle a r sc a ffo ld IV. R ole o f the n u cle a r m a trix in th e n u c le a r ev en ts IV -1. N u cle a r m a trix c o m p a r tm e n ts in v o lv ed in R N A m e ta b o lism I V -1 -1. N M tr a n sc rip tio n ta k e s th e p la ce in the “ tr a n sc r ip tio n fa c to r ie s” I V -l-2. R N A tr a n sc rip tio n an d sp lic in g c o lo ca lised in th e N M IV -2. N u c le a r m a trix in th e S p h a se o f th e cell cycle IV-3. A sso cia tio n o f the D N A r ep a ir w ith NM IV-4. D y n a m ic s o f th e n u cle a r m a trix p rotein c o m p o si tion is c o r r e la te d w ith o th e r n u cle a r e v en ts V. C o n clu d in g r em a r k s

W y k a z sto s o w a n y c h sk ró tó w : A RS — sekw encja replikująca się autonom icznie; C A P — białko w iążące czapeczkę końca 5 ’ mRNA; CTD — dom ena C -końcow a polim erazy II RNA; DNA — kwas deoksyrybonukleinow y; D nazal — deoksyrybonuklea- za I; EDTA — etylenodiam inotetraoctan; faza S -— faza replika cji DNA w cyklu kom órkow ym ; hnRN A — niejednorodny

jądrow y RNA; hnR N P — niejednorodna jąd ro w a rybonukle-

oproteina; M A R — rejon połączenia z m acierzą jądrow ą; NM — m acierz jądrow a; Ori — m iejsce startu replikacji u ssaków; RNA — kw as rybonukleinow y; RnazaH — rybonukleaza H; RNP — rybonukleoproteiny; S/M A R — rejon połączenia z m a cierzą jądrow ą; SA R — rejon połączenia z m acierzą jądrow ą; SC-35 — czynnik zaangażow any w składanie RNA; SC A F8 — podobny do białek SR czynnik w iążący dom enę CTD polim era zy II RNA; SH — grupy tiolow e; Sm — białka rdzeniow e

'Dr, : dr, Pracow nia G enetyki, Instytut Biologii O gólnej i M ole kularnej U M K, ul. G agarina 9, 87-100 Toruń, e-m ail: goc@ cc.uni.torun.pl, rlenart@ eagle.biol.uni.torun.pl

cząsteczki snRN P; SnRNA — mały jądrow y RNA; SR — białka SR, bogate w serynow o-argininow e reszty am inokw asow e.

I. Wstęp

Macierz ją d ro w a (NM ) je s t strukturą szkieletow ą

jąd ra kom órkow ego przesłanianą przez masy chro-

matyny oraz frakcję białek rozpuszczalnych. Jej uw i

docznienie w ym aga sekw encyjnego przem yw ania

oraz usunięcia zalegającego w jej strukturze DNA.

Struktura ta je s t definiow ana ja k o pozostałość ją d r o

wa, zrąb jąd ro w y czy tez frakcja biochem iczna opor

na na działanie detergentów oraz w ysokich stężeń

soli. W czasopiśm iennictw ie polskim została obszer

nie opisana przez prof. Z o f i ę K i l i a ń s k ą w ko

lejnych pracach [1-3].

Sposoby pozyskiw ania N M w y w o łu ją wciąż ży w ą

dyskusję nad faktem jej istnienia [4]. Sceptycy w s k a

zują, iż zastosow anie nieznacznie różniących się m e

252 http://rcin.org.pl POSTĘPY BIO CH EM II 4 8 (4 ), 2 0 0 2

tod izolacji prowadzi do otrzym ania preparatów o

zróżnicow anym składzie biochem icznym. Ponadto

w trakcie pozyskiw ania macierzy jąd ro w ej może do

chodzić do licznych artefaktów w postaci strącania

kom pleksów białkowych, w ypłukiw ania ATP, zm ia

ny stopnia utlenienia poszczególnych składników

N M oraz zjaw iska niespecyficznej polim eryzacji ry-

bonukleoprotein tw orzących w e w n ę trz n ą sieć fibry-

larno-granularną. Jednakże, zakotw iczenie specy

ficznej klasy sekwencji DNA w m acierzy sugeruje

jej udział w tworzeniu strukturalnych i funkcjonal

nych przedziałów w ew nątrzjądow ych. Dlatego też,

niezależnie od tego na ile macierz ją d ro w a o d zw ier

ciedla szkielet jąd ro w y istniejący in vivo, pozostaje

ona niezw ykle użyteczną strukturą w badaniu orga

nizacji ją d ra kom órkow ego i zachodzących tam pro

cesów. Ponadto wyniki ostatnich dośw iadczeń, w

których podobną strukturę N M pozyskiw ano różny

mi metodami izolacji [5], d o w o d z ą iż je s t ona realną

częścią struktury szkieletowej komórki.

II. M etody izolacji macierzy jądrowej

Jed n ą z pierwszych obserw acji m acierzy jądrow ej

było stwierdzenie obecności nierozpuszczalnej frak

cji białek jądrow ych w roztw orach o dużej sile j o n o

wej [ 6 ], Późniejsze dośw iadczenia [7], w których do

datkowo usunięto chrom atynę przez traw ienie nukle-

azami, doprowadziły do w yizolow ania ciągłej, prze

strzennej struktury m acierzy jądrow ej. M etoda izola

cji, rozwinięta przez B e r e z n e y ’ a i C o f f e y ’a w

latach siedemdziesiątych, była m odyfikow ana tak,

by zbliżyć warunki izolacji do fizjologicznych

[ 8 - 1 0 ] i uniknąć pow staw ania licznych artefaktów w

postaci strącania kom pleksów transkrypcyjnych, czy

też niespecyficznych interakcji D N A -N M [8-9, 11].

W poszczególnych metodach zm ienia się zarów no

rodzaj, stężenie i czas działania zw iązku

w ypłukującego frakcję białek rozpuszczalnych i hi-

stony [ 8 , 10, 12-13], rodzaj enzym u użytego do usu

nięcia frakcji DNA [7-8, 11], kolejność ekstrakcji

DNA i białek [7-8, 11] oraz rodzaj detergentu

wypłukującego lipidy [14]. Jed n ą z subteiniejszych

metod izolacji struktury szkieletowej ją d ra rozwinęli

J a c k s o n i in. (1988) [15]. Kom órki z hodowli

płynnej po zatopieniu w agarozow ych m ikrokap-

sułkach poddaw ano lizie, a uzyskane ją d ra k o m ó rk o

we — elektroelucji w obecności izotonicznego bufo

ru. Struktura w yizolow ana tą m eto d ą w y kazyw ała

znaczne podobieństwo do m acierzy jąd ro w y ch

otrzymanych przy użyciu w yższych stężeń substan

cji ekstrahujących [15].

Z ac how anie w trakcie izolacji ciągłości struktury

zrębu jądro w eg o , szczególnie jeg o części wewnętrz-

nej, w y m ag a stabilizacji oddziaływ ań pom iędzy po

szczególnym i jeg o kom ponentam i. Cel ten zostaje

osiągnięty przez:

— bezpośred n ią modyfikację ch e m ic z n ą części

białkowej N M związkam i o w łaściw ościach utle

niających lub sprzęgających [ 1 0 , 14, 16-17],

— poddanie szokowi cieplnem u kom órek lub sa

mych ją d e r kom órkow ych [ 8 , 10, 13, 18],

— inkubację ją d e r kom órkow ych w buforach zaw ie

rających kationy dw uw artościow e [ 8 , 18].

Z astosow anie zw iązków o w łaściw ościach utle

niających prowadzi do zm odyfikow ania grup d o ło

wych peptydów budujących N M , a w konsekwencji

tw orzenia wiązań dw usiarczkow ych, stabilizujących

oddziaływ ania białko-białko. Pogląd ten potw ier

dziły badania z użyciem zw iązków blokujących gru

py SH — pow odow ało to rozpad w ew nętrznej struk

tury m acierzy jądrow ej [10, 14, 16]. N a zubożenie

lub całkow ity rozpad kom ponentu RNP będącego

budulcem sieci fibrylarno-granularnej N M , jak i za

wieszonej w tej sieci struktury resztkow ego jąderka,

w pływ a nie tylko zastosow anie enzym ów rybonukle-

olitycznych. Również zm iana kolejności etapu tra

w ienia rybonukleazam i względem ekstrakcji bufora

mi o w ysokim stężeniu soli w trakcie preparatyki

prow adzi do spadku procentowej zawartości RNA w

preparacie i zaniku wewnętrznej części szkieletu

ją d ro w e g o [10, 14, 16]. Dlatego też otrzymanie

pełnej struktury m acierzy jądrow ej w ym aga zacho

w ania odpow iedniej kolejności poszczególnych eta

pów izolacji oraz obecności zw iązków ham ujących

aktyw ność RNaz. Postuluje się także, że we w zboga

ceniu preparatów N M w składnik RNP dopom aga za

stosow anie inhibitorów enzym ów proteolitycznych

[19].

Inkubacja ją d e r kom órkow ych lub całych k om ó

rek w podw yższonej tem peraturze w środowisku j o

nów dw uw artościow ych, ja k k o lw iek stabilizuje

strukturę N M , może jed n ak w yw oływ ać redystrybu

cję białek w chodzących w jej skład. Ustalenie opty

m alnych w arunków stabilizacji, często różnych dla

każdego z białek, w ym aga porów nania dystrybucji

białek m acierzow ych obserw ow anej m etodam i im-

m unofluorescencyjnym i w perm eabilizow anych ko

m órkach z rozkładem białek w preparatach N M [18,

20]. Jedynie w dośw iadczeniach, w których

posłużono się m etodą zatapiania całych kom órek w

m ikrokapsułkach stabilizacja cieplna je s t zabiegiem

niecelow ym i nie w yw ołuje efektu redystrybucji

białek [ 15].

POSTĘPY BIO CHEM II 4 8 (4 ), 2 0 0 2 http://rcin.org.pl^253

przez specyficzne sekw encje w strukturze szkieleto

wej jąd ra kom órkow ego [ 8 , 37] bądź chrom osom u

[38]. Podstawy pętli chrom atynow ych stanowi spe

cyficzna klasa sekwencji DNA, pozostających w

kontakcie ze strukturą szkieletow ą po ekstrakcji de

tergentem lub wysokim i stężeniami soli [37]. W za

leżności od metody użytej do ekstrakcji białek frak

cji rozpuszczalnej ją d ra interfazowego sekw encje ta

kie nazwano M A R — M a trix A tta ch m e n t R eg io n [7]

lub SAR — S c a ffo ld A sso c ia te d R eg io n [ 8 ]. Zbieżna

lokalizacja obszarów SAR i M A R oraz ich podobie

ństwo w strukturze i funkcji [37, 39-42] um ożliw ia

zastosow anie wspólnej term inologii — S/M AR. Se

kwencje S/M A R początkow o sklasyfikow ano jako

obszary o losowym rozkładzie zakotw iczające pętle

chromatyny w szkielecie m acierzy jądrow ej [43-44],

Podstawy pętli stanow ią obszary DNA o długości

250 pz [37, 45], bogate w pary zasad AT [ 8 , 37,

45-47], wiązane przez liczne miejsca w macierzy

jądrow ej [37] oraz niosące sekwencje rozpoznaw ane

przez topoizom erazę II [37, 45-47]. Poniew aż obec

ność topoizom erazy II stw ierdzono zarów no w struk

turze macierzy jądrow ej [48] ja k i w szkielecie chro

m osom ow ym [49], w ydaje się, że miejsce cięcia dla

tego enzymu może stanowić w skaźnik specyficznej

klasy sekwencji S/M A R oraz obszarów zakotw i

czających DNA w strukturze szkieletowej chro m o

somu. Część sekwencji S/M A R je s t w spólna dla

jąd ra interfazowego ja k i struktury chrom osom u me-

tafazowego [47].

Znaczenie miejsc w iązania do NM uw ydatnia ich

zachow yw anie w toku ewolucji. Potw ierdzają to re

akcje wiązania in vitro [13, 37, 50] jak i in vivo [5 1]

sekwencji DNA zdefiniow anych jak o S/M A R do he-

terologicznych preparatów m acierzy jądrow ej.

Miejscem wiązania DNA je s t zarówno lamina

ułożona brzeżnie w jąd rz e kom órkow ym , ja k i w e w

nętrzna sieć o charakterze RNP [13]. Z ao b se rw o w a

no, że sekwencje S/M A R w yk a zu ją zróżnicow any

potencjał w iązania się do białek NM [13]. O b serw a

cje A m a t i i wsp. (1990) [52] wskazują, że poten

cjał wiązania sekwencji S/M A R powstaje w wyniku

nagrom adzenia miejsc w chodzących w o d działyw a

nie z strukturą NM. M oże to w skazyw ać na istnienie

kilku klas sekwencji S/M A R różniących się pełnioną

rolą strukturalną bądź regulatorową. Stw ierdzono, że

miejscami wiązania do m acierzy jądrow ej m o g ą być

sekwencje o specyficznym składzie nukleotydow ym

jak np. obszary hom ooligonukleotydow e, sekwencje

powtórzone, w tym pow tórzenia mikrosatelitarne i

satelitarne, sekwencje o zm ienionej konformacji

DNA i zaburzonej strukturze nukleosom ow ej czy też

obszary o podwyższonej częstości w ystępow ania se

kwencji wiązanych przez czynniki regulatorowe [39,

42]. Ze strukturą macierzy jądrow ej pozostają

związane także sekwencje centrom erow e [53] oraz

telom erow e [54].

Sekwencje S/M A R stanowiące podstawy pętli

chrom atynow ych nie tylko o dgryw a ją rolę struktu

ralną w organizacji materiału genetycznego. Se

kwencja S/M A R może stym ulow ać poziom som a

tycznej hipermutacji [55] oraz rekombinacji w seg

m encie V K genu IgK [56]. Jako elem enty graniczne

S/MARy izolują przyległe obszary od wzajem nego

wpływu, co pozw ala na zróżnicow anie aktywności

w yznaczanych przez nie dom en transkrypcyjnych

[57] (om ówienie rozdział IV - 1).

Sekwencje S/M A R nie w ykazują ściśle określone

go położenia względem sekwencji kodujących ge

nów. W ystępują zarówno w obszarach regulatoro

wych powyżej m iejsca startu transkrypcji [ 8 , 58-60],

w sekwencji samego genu [37, 50, 58-59, 61], w ob

szarze poniżej części kodującej genu lub w jej bezpo

średnim sąsiedztwie [58-60, 62-63]. Jako elementy

graniczne zam ykają w pętli część genu [47, 60-61],

pojedynczy gen [63] lub grupę genów [ 8 ]. Rozmiar

funkcjonalnych domen pozostaje w zw iązku z w zor

cem aktywności danego obszaru i w aha się od 5 000

do 250 000 pz [ 8 , 35-36, 38, 64-65].

IV. Rola macierzy jądrowej w procesach jądrowych

IV-1. Struktury m acierzy jądrowej w łączone w

m etabolizm RNA

O bserw acje w ykonane przy użyciu konw encjo

nalnej mikroskopii elektronowej dokum entują za

sadnicze podobieństw o ultrastruktury jąd ra kom ór

kowego oraz macierzy jądrow ej. R egresyw ne bar

wienie preparatów EDTA [66-67] prowadzące do

w yróżnienia perichrom atynow ych fibry 1 i i interchro-

m atynow ych ziarnistości (struktur zaangażowanych

w metabolizm jąd ro w y ) wykazało, iż są one odpo

wiednikam i filam entów N M oraz części zasocjowa-

nych z nimi ciał gęstych [23].

I V -1-1. „ F a b r y k i t r a n s k r y p c y j n e ” m ie js c e m s y n te z y R N A n a te r e n ie N M

Wykazano, iż nowo powstały transkrypt, wykryty

dzięki zastosow aniu znakow anego nukleotydu, po

zostaje zasocjow any ze strukturą N M [68-69]. Jego

synteza przebiega w dom enach lub „fabrykach tran

skrypcyjnych” złączonych ze strukturą szkieletu

jądrow ego [ 6 8 , 70]. Dysocjacja dużej podjednostki

polimerazy RNA nie w yw ołuje zmian w ultrastruktu-

POSTĘPY BIO CH EM II 4 8 (4 ), 2 0 0 2 http://rcin.org.pl 255

rze NM. Sugeruje to, że polim eraza II RNA jest dy

namicznym składnikiem struktury szkieletowej [5].

Izolacja N M nie w pływ a na ułożenie przestrzenne

ja k i aktywność en z ym a tyczną skupisk transkrypcyj-

nych obserw ow anych w ją d rz e kom órkow ym

[68-69]. N ow o syntetyzow ane cząsteczki RNA po

zostają zw iązane ze szkieletem jąd ro w y m również w

trakcie transportu na terenie ją d ra kom órkow ego [69,

71]. W mikroskopie fluorescencyjnym zw iązek ten

manifestuje się w postaci szlaków tw orzących trój

wym iarow o rozm ieszczone kanały w yłaniające się z

miejsca transkrypcji [72]. Zaangażow anie macierzy

jądrow ej w proces syntezy RNA potw ierdza obec

ność w jej strukturze licznych czynników transkryp-

cyjnych [73-74] ja k i remodulujących strukturę chro-

matyny [75]. Identyfikacja na terenie N M białek

CAP [76] oraz elem entów strukturalnych jąd e rk a su

geruje włączenie macierzy jądrow ej w syntezę i sze

roko pojęty m etabolizm RNA [32]. Wyniki dośw iad

czeń P h i l i m o n e n k o i wsp. (2001) [5] prow adzą

do wniosku, że transkrypcja nie je s t w ym agana do

utrzymania integralności struktury N M. Szkielet

jądrow y je s t obserw ow any zarów no w kom órkach

wyciszonych ja k i aktyw nych transkrypcyjnie.

Łączenie się DNA genów aktyw nych transkryp

cyjnie z rybonukleoproteinow ym szkieletem m acie

rzy jądrow ej potw ierdza regulatorow ą rolę obszarów

S/MAR [47, 58-59]. Z akotw iczenie sekwencji DNA

w NM zm ienia się w raz z postępem procesu tran

skrypcji [26, 77]. Ostatnie badania d o w odz ą też, że

zasocjowane z N M pozostają aktyw ne transkrypcyj

nie kopie genów podlegających piętnowaniu rodzi

cielskiemu [78].

S/MAR m o g ą być zależne od fazy rozwoju organi

zmu [60], konstytutyw ne [47], ja k i w ykazyw ać spe

cyficzność k o m órkow ą i tkankową, gdy w yznaczają

domeny genów aktyw nych w określonych tkankach

[58-59]. S/M A R spełniają w ów czas rolę sekwencji

regulatorowych o charakterze wyciszaczy i w z m a c

niaczy lub w ykazują zbieżne z nimi położenie [46,

60]. W spólna lokalizacja elem entów regulatorow ych

oraz S/M AR w genie ciężkiego łańcucha p. immuno-

globuliny um ożliw ia precyzyjną regulację jeg o eks

presji [61]. W genie tym obszary S/M A R oskrzydlają

intronowy w zm acniacz IgpE, a dzięki niesionym se

kwencjom wyciszaczy biorą udział w powstaniu spe

cyficznego kom órkow o w zorca ekspresji [79].

W zmacniacz IgpE sam odzielnie jest zdolny do tw o

rzenia m iejsca nadw rażliw ego na D N azęl, w ym aga

jednak obecności sekwencji S/M A R w sp o m a

gających proces otw ierania chrom atyny w celu akty

wacji genu oraz jeg o regulacji w zależności od stanu

rozwoju komórek limfocytów B [80-81]. R ów nież w

genie lekkiego łańcucha immunoglobuliny myszy

miejsce zakotw iczenia w N M mapuje się razem z ele

mentem regulatorowym jakim je st intronowy, specy

ficzny tkankowo w zm acniacz [37, 50]. Obszar

S /M A R-w zm acniacz nie prom uje samoistnie w yso

kiego poziomu transkrypcji genu IgK [82]. O d

działywania obu sekwencji um ożliw iają przeprow a

dzenie demetylacji zależnej od stadium rozw ojow e

go, a w konsekw encji aktywacji genu w sposób spe

cyficzny tkankow o [83]. Synergistyczne od

działywanie obserw ow ane m iędzy opisywanym i ele

mentami a wzm acniaczem położonym w obszarze 3 ’

poniżej części kodującej genu IgK p ro w a d ząd o silnej

stymulacji, a w konsekwencji aktywacji genu [62].

W prow adzanie mutacji do obszaru zdefiniowanego

jako S/M A R w przypadku obu genów Ig prowadziło

do spadku poziomu transkrypcji [80, 82, 84],

S/M A R jak o elem ent regulatorow y je s t zdolny do:

— w zmacniania ekspresji genu oraz selektywnego

znoszenia efektu pozycji w miejscu integracji

konstruktu [85-86],

— oddziaływ ań z elem entami regulatorow ym i i

w prow adzania zmian w aktywności przyległych

obszarów [62, 80],

— otwarcia chrom atyny w wyniku stanu niesparo-

wania obszaru rdzeniow ego sekwencji S/M A R

w yw ołanego naprężeniem torsyjnym [87],

— przewijania naprężenia torsyjnego i um ożliwienia

sw obodnego przebiegu transkrypcji [61],

— zestawiania elem entów regulatorow ych, a przez

to oddziaływ ania na długie dystanse [39].

I V - l- 2. K o lo k a liz a c ja p r o c e s ó w tr a n s k r y p c ji i s k ła d a n ia R N A n a te r e n ie N M

Obecność pośrednich oraz końcow ych produktów

procesu składania transkryptu w N M wskazuje na

udział tej struktury w obróbce hnRNA [12, 88-89]. W

NM stwierdzono zarów no obecność białek Sm, SR

jak i snRNA — biorących udział w składaniu RNA

[12, 15, 34, 90-91]. Czynniki te są obserw ow ane w

dom enach jąd ro w y ch i niektórych skupiskach N M o

charakterze granularnym [90, 92]. Skupiska te m o g ą

odpowiadać ziarnistościom interchrom atynow ym

pozostającym w strukturze macierzy w trakcie jej

izolacji. Zaś białko szkieletu jąd ro w eg o N uM A ,

będące składnikiem filam entów rdzeniow ych z d o l

nym do asocjacji z kom pleksam i zaangażow anym i w

składanie RNA, m ogłoby zakotw iczać je w sieci fi-

brylarno-granularnej [93]. Pierwotny skład splice-

osom ów zw iązanych z m a c ie rz ą ją d ro w ą nie je st w y

starczający do składania RNA i w y m ag a uzupełnie

nia w celu ich aktywacji [89]. Bezpośrednie

powiązanie domen jąd ro w y ch o obu rodzajach a k

256 http://rcin.org.pl POSTĘPY B IO C H EM II 4 8 (4 ), 2 0 0 2

w ssaczym genomie dokum en tu ją brak korelacji po

m iędzy miejscami S/M AR, a miejscami startu repli

kacji. Rozkład ori wydaje się być przypadkow y, a ich

interakcje ze strukturą szkieletu ją d ro w e g o przejś

ciowe i zależne od fazy cyklu kom órkow ego [ 1 2 0 ].

IV-3. Procesy naprawy DNA przynajm niej

częściowo są powiązane z NM

Proces naprawy indukow anych uszkodzeń DNA

też w ydaje się być pow iązany ze strukturą macierzy

jądrow ej [39]. K onform acja chrom atyny genów

zw iązanych z m acierzą ją d ro w ą sprawia, iż sekw en

cje DNA znajdujące się w podstaw ie pętli chromaty-

nowej bądź jej pobliżu m o g ą częściej niż obszary he-

terochrom atynow e podlegać uszkodzeniom w w yni

ku zadziałania czynników m utagennych [121]. Przy

puszczenie to je st zgodne z obserw acjam i przebiegu

procesu naprawy fragm entów D N A uszkodzonych

prom ieniow aniem UV na obszarze N M [39]. Część z

enzym ów naprawczych, ja k polim eraza poli(AD-

P-rybozy) i polimeraza (3 DNA, je st konstytutyw nie

zw iązana ze szkieletem ją d ra kom órkow ego [39].

Przypuszcza się, iż pozostałe składniki system ów na

prawczych mogłyby asocjow ać z N M w wyniku

zm iany swego stopnia ufosforylow ania lub po rozpo

znaniu uszkodzenia w sekwencji DNA. Nie wiadom o

jed n ak ż e czy preferencyjny przebieg napraw y jest

faktycznie zw iązany ze strukturą szkieletu ją d ro w e

go i czy dotyczy wszystkich typów uszkodzeń [39].

IV-4. Dynam ika składu peptydowego macierzy

jądrowej jest skorelow ana z przebiegiem

licznych procesów jądrow ych

B iałka m acierzy jądrow ej ze względu na

w łaściw ości ja k i spełniane funkcje m ożna podzielić

na: w iążące DNA bez ścisłego pow inow actw a do se

kwencji, czynniki transkrypcyjne, białka adaptoro-

we, enzym y i peptydy o zdefiniowanej funkcji oraz

peptydy, których rola nie została poznana [39].

N a każdym etapie rozwoju kom órkow ego w struk

turze macierzy jądrow ej w yróżniono frakcję białek

konstytutyw nych oraz specyficznych rozwojowo

[122]. Także zakończenie okresu różnicow ania i

wzrostu komórki zbiega się z ustabilizowaniem

składu peptydow ego N M i podziałem na dwie zasad

nicze grupy białek — białka konstytutyw ne i specy

ficzne tkankow o bądź kom órkow o [122, 123].

Wśród białek N M wyróżniono:

— enzym y o w łaściw ościach oksydoreduktaz, trans-

feraz [124] w tym acetylotransferaz histonowych

[125], hydrolaz [126] w tym deacetylaz histono

wych [127-128], liaz, izomeraz i ligaz [126] także

w formie aktywnej [125-126],

— białka opiekuńcze [129].

Zm iany w składzie peptydow ym NM są skorelo

wane nie tylko z przebiegiem procesu różnicow ania i

wzrostu kom órkow ego [ 1 2 2 ], ale także fazą cyklu

kom órkow ego [100, 112, 130-133], starzeniem ko

mórki [134], śm iercią komórki [135] oraz w krocze

niem na drogę now otw orzenia [136-137]. Ponadto

N M je st miejscem w iązania receptorów horm onów

steroidowych. Ich oddziaływ anie z akceptorowym i

miejscami w m acierzy pozw ala na generow anie od

powiedzi na hormon poprzez zm ianę aktywności ge

nów w yposażonych w odpow iedni elem ent regulato

rowy [138-139]. Redystrybucja białek N M w różnym

stopniu wiąże się z poziom em ich syntezy oraz ro

dzajem modyfikacji potranslacyjnej, jakiej u leg ają w

danej fazie cyklu [130-135]. D ynam ika ta dotyczy

zarów no białek laminy — lamin zaangażow anych w

rozproszenie i rekonstytucję ją d ra kom órkowego,

ja k i niektórych enzym ów i białek wewnętrznej sieci

N M [100, 112, 130-132]. Szczególnie w ym ow nym

efektem redystrybucji białek N M i reorganizacji

szkieletu jąd ro w eg o je st tw orzona w trakcie podziału

komórki struktura szkieletow a chrom osom u. Część

białek m acierzy jądrow ej pozostaje obecna w tej

strukturze odpow iedzialnej za ułożenie przestrzenne

chromatyny w trakcie podziału [ 140] i uczestniczy w

restytuowaniu interfazowej postaci jąd ra kom órko

w ego [3 1, 141-142].

Rozpoczęcie procesu now otw orzenia skutkuje

zmianami w elektroforetycznym wzorcu białek N M i

jest zw iązane z pojaw ieniem się peptydów najpierw

charakterystycznych dla stanu dysplazji, a następnie

zaaw ansow anego procesu now otw orow ego [136-

137]. Białka te obserw ow ane we w czesnych etapach

norm alnego rozwoju komórki [143] um ożliw iają

diagnozow anie rodzaju now otw oru [136], W trakcie

now otw orzenia część białek szkieletu jądrow ego zo

staje uw olniona do krwi obw odow ej, stanowiąc m ar

ker tego procesu [135], podobnie ja k białka charakte

rystyczne dla stanu dysplazii i nowotworzenia.

Uwalnianie białek NM je s t zw iązane z apoptozą za

chodzącą w kom órkach now otw orow ych i je s t j e d

nym z pierw szych kroków w procesie apoptotycznej

degradacji struktury ją d ra kom órkow ego [144]. D o

datkow o działalność proteolityczna i nukleolityczna

enzym ów aktyw ow anych w trakcie apoptozy prow a

dzi do zniszczenia miejsc oddziaływ ań D N A -N M u

podstaw pętli chrom atynow ych [145-146]. Wyniki

badań klinicznych wskazują, iż N M je st także struk

turą d ocelow ą dla leków o w łaściw ościach antyno-

w otw orow ych [ 1 2 1 ].

258 http://rcin.org.pl POSTĘPY B IO C H EM II 4 8 (4 ), 2 0 0 2

Zdolność do reorganizacji składu peptydowego

N M oraz fakt zakotw iczenia aktywnych transkryp-

cyjnie genów w strukturze macierzy jądrow ej przez

sekwencje S/M A R [58-59] predysponuje NM do

ustanowienia w ielopoziom ow ej regulacji transkryp

cji. Sekwencje S/M AR, m ogą być jednocześnie se

kwencjami regulatorowym i genów lub znajdują się

w ich pobliżu, w spółdziałają z białkami macierzy i

czynnikami zw iązanym i z m acierzą w w ytworzeniu

specyficznego w zorca transkrypcji, charakterystycz

nego dla danej fazy rozwojowej.

V. Podsumowanie

Topografia ją d ra kom órkow ego je s t przedmiotem

badań prowadzonych w wielu laboratoriach na całym

świecie. Uzyskane wyniki ja k dotąd nie pozw alają na

je d n o zn a czn ą odpowiedź, jakie m echanizm y/struk

tury są zaangażow ane w organizację domen ją d ro

wych, ich niezwykle precyzyjnego, skorelow anego

w czasie i przestrzeni układu. W kontekście przedsta

wionych informacji m acierz jądrow a, jak o szkielet

ją d ra kom órkowego o charakterze dynam icznym , de

cydując o specyficznej organizacji chromatyny

wpływałaby na przebieg procesów jądrow ych oraz

przepływ informacji niezbędny do ich skorelowania.

Stanowiłaby więc kolejny, a być może nawet główny,

poziom organizacji procesów jądrow ych.

Artykuł otrzymano 4 kwietnia 2002

Zaakceptowano do druku 24 czerwca 2002

Piśmiennictwo

K i l i a ń s k a Z (1989) Post Biot Kom 16: 61-
K i l i a ń s k a Z (1994) Post Biot Kom 21: 27-
S z y m c z y k P, K i l i a ń s k a Z (1994) Post Biot Kom 21: 133-
H a n c o c k R (2000) Chromosoma 109: 219-
P h i l i m o n e n k o V V , F 1e c h o n J E , H o z a k P (2001) Exp Cell Res 264: 201-
M a y e r D T , G u l i c k A (1942 ) J Biol Chem 146: 433-
B e r e z n e y R , C o f f e y D S ( 1 974) Blochem Biophys Res Com- mun 60: 1410-
M i r k o v i t c h J , M i r a u l t M E , L a e m m l i U k (1984) Celi 39: 223-
R o b e r g e M, Da l i m u s M E , B r a d b u r y E M (1988) 7 A/o/ Biol 201: 545-
B e l g r a d e r P, S i e g e l A J , B e r e z n e y R (1 9 9 1 )7 C eliSci 98:281- 1 1. K i r o v N, D j o n d j u r o v L, T s a n e v R (1984) J M ol Biol 180:601-
G a l i i n a r o H, P u v i o n E, K i s t e r L, J a c o b M (1983) E M B O J 2: 953-
I z a u r r a 1d e E , M i r k o v i t c h J , L a e m m l i U K (1988)./ Mol Biol 200: 111-
K a u f m a n n S H , C o f f e y D S , S h a p e r J H (1981) Exp Cell Res 132: 105-
J a c k s o n D A , Y u a n J , C o o k P R (1988) J Cell Sci 90: 365-
1. K a u f m a n n S H , S h a p e r J H (1984) Exp Cell Res 155: 477-
2. N i c k e r s o n J A , K r o c h m a l n i c G, W a n K M , P e n m a n S (1997) Proc Natl Acad Sci USA 94: 4446-
3. N e r i L M , M a r t e l li A M , M a r a l d i N M (1997 ) M icrosc Res Tech 36: 179-
4. B e r e z n e y R, B u c h h o l t z L A (1981) Exp Cell Res 132: 1-
M a r t e l li A M , B a r e g g i R, R i e d e r e r B M , M a r u g g R A , N a r d u c c i P (1994) Cell Biol Int 18: 151-
M 1n g u e z A , F r a n c a S, M o r e n o D i a z d e l a E s p i n a S (1994) J Cell Sci 107: 2861-
M o r e n o D i a z d e l a E s p i n a S M (1995 ) Int Rev Cy to I 162B: 75-
B e r e z n e y R, C o f f e y D S (1977) J Cell Biol 73: 616-
F e y E G , K r o c h m a l n i c G, P e n m a n S (1986 ) J Cell Biol 102: 1654-
H e D C , N i c k e r s o n J A , P e n m a n S (1990) J C e llB io l 110: 569-
H o z a k P (1996) Exp Cell Res 219: 267-
P a d r o s M R , G i l e s D M , S u a r e z M D (1997) Cell Biol Int 21: 367-
J a c k s o n D A , C o o k P R (1988) E M B O J 7: 3667-
P a d d y M R (1998) Am J Hum Genet 63: 305-
T a n J H , W o o l e y J C , L e S t o u r g e o n W M (2000) Mol B iol Cell 11: 1547- 3 1. H e D C , M a r t i n T, P e n m a n S (1991) Proc Natl A cad Sci USA 88: 7469-
H o z a k P, C o o k P R , S c h o f e r C, M o s g o l l e r W, W a c h t l e r F (1994) J Cell Sci 107:639-
W a i t z W, L o i d l P (1988) J C e ll Sci 90: 621-
W a n K M , N i c k e r s o n J A , K r o c k m a l n i c G, P e n m a n S (1999) Proc Natl A cad Sci USA 96: 933-
B e n y a j a t i C, W o r c e l A (1976) C e //9: 393-
C o o k P R , B r a z e 11 I A (1976) J Cell Sci 22: 287-
C o c k e r i 11 P N , G a r r a r d W T (1986) Cell 44: 273-
P a u l s o n J R , L a e m m l i U K (1977) Cell 12: 817-
B o u l i k a s T (1995) Int Rev Cytol 162A: 279-
B l a s q u e z V C , S p e r r y A O , G a r r a r d W T (1989) UCLA Symp Molec Cell Biol. New series 95: 273- 4 1. G a r r a r d W T (1990 ) Nucl Acids M ol Biol A: 163-
B o d e J , S c h l a k e T , R i o s - R a m i r e z M, M i e l k e C, S t c n g e r t M, K a y V, K l c h r - W i r t h D (1995) Int Rev Cy tol 162A: 389-
B a s l e r J , H a s t i e N D , P i e t r a s D, M a t s u i S I , S a n d b e r g A A , B e r e z n e y R (1981) Biochemistry 20: 6921-
K u o M T (1982) J Cell Biol 93: 278-
G a s s e r S M , L a e m m l i U K ( 1 9 8 6 ) 0 / 5 0 7 5 :5 1 1 -5 1 8
J a r m a n A P , H i g g s D R (1988) E M B O J 1: 3337-
K a s E , C h a s in L A (1987) J M ol Biol 198: 677-
B e r r i o s M, O s h e r o f f N , F i s h e r P A (1985) Proc Natl A cad Sci USA 82: 4142-
L e w i s C D , L a e m m l i U K (1982) Cell 29: 171-
C o c k e r i 11 P N , G a r r a r d W T (1986) FEBS Lett 204: 5-
C h e n Y, Z h a n g B, Li X, Z h a i Z (1997) FEBS Lett 413: 449- 5 2. A m a t i B, P i c k L, L a r o c h e T, G a s s e r S M (1990) E M B O J 9: 4007-
A m a t i B B , G a s s e r S M (1988) Ceil 54: 967-
d e L a n g e T ( 1 9 9 2 ) 0 / 5 0 7 1 1 : 717- 5 5. B e t z A G , M i l s t e i n C , G o n z a 1e z - F e r n a n d e z A, P a n n e l l R, L a r s o n T, N e u b e r g e r M S (1994) Cell 77: 239-
T a k e d a S, Z o u Y R , B l u e t h m a n n H, K i t a m u r a D, M u l l e r U, R a j e w s k y K (1993) EM BO J 12: 2329-
M i s h r a R K , K a r c h F (1999) 7 Biosci 24: 377-
C i e j e k E M , T s a i M J , O ’ M a l l e y B W (1983) Nature 306: 607-
R o b i n s o n S I , S m a l l D, I d z e r d a R, M c K n i g h t G S , V o g e l s t e i n B (1983) Nucl Acids Res 11: 5113-
G a s s e r S M , L a e m m l i U K (1986) Cell 46: 521- 6 1. C o c k e r i l l P N , Y u e n M i l , G a r r a r d W T (1987) 7 Biol Chem 262: 5394-

POSTĘPY BIO CH EM II 4 8 (4 ), 2 0 0 2 http://rcin.org.pl 259

M i l l e r T E , B e a u s a n g L A , W i n c h e l l L F , L i d - g a r d G P (1992) Cancer Res 52: 422-
G e t z e n b e r g R H , Pi e n t a K J , H u a n g E Y , C o f f e y D S (1991) C ancerR es 51: 6514- 1 3 7. P a r t i n A W , G e t z e n b e r g R H , C a r M i c h a e l M J , V i n d i v i c h D, Y o o J , E p s t e i n J I , C o f f e y D S (1993) Cancer Res 53: 744- 1 3 8. L a u b e r A H , S a n d h u N P , S c h u c h a r d M, S u b r a - m a n i a m M, S p e i s b e r g T C (1995) Int Rev Cytol 162B: 337-
D e F r a n c o D B , G u e r r e r o J (2000) Crit Rev Eukaryot Gene Expr 10: 39-
1. P i e c k A C , v a n d e r V e l d e n H M , R i j k e n A A , N e i s J M , W a n k a F (1985) Chromosoma 91: 137-
2. W a n K M , N i c k e r s o n J A , K r o c k m a l n i c G, P e n m a n S (1994) Proc Natl Acad Sci USA 91: 594-
3. P e n m a n S (1995) Proc Natl Acad Sci USA 92: 5251-
4. B i d w e l l J P , F e y E G , v a n W i j n e n A J , P e n m a n S, S t e i n J L , L i a n J B , S t e i n G S (1994) Cancer Res 54: 28-
5. M i l l e r T, B e a u s a n g L A , M e n e g h i n i M, L i d g a r d (1993) Biotechniques 15: 1042-
6. Z h i v o t o v s k y B , W a d e D, G a h m A, O r r e n i u s S, N i c o t e r a P (1994) FEBS Lett 351: 150-
7. L a g a r k o v a M A , l a r o v a i a O V , R a z i n S V (1995) J Biol Chem 270: 20239-

POSTĘPY BIO CHEM II 4 8 (4 ), 2 0 0 2 http://rcin.org.pl 261

Rola macierzy jądrowej w przestrzennej organizacji procesów jądrowych, Publikacje z Biotechnologia molekularna

Dokumenty powiązane

Podgląd częściowego tekstu

Pobierz Rola macierzy jądrowej w przestrzennej organizacji procesów jądrowych i więcej Publikacje w PDF z Biotechnologia molekularna tylko na Docsity!

Rola macierzy jądrowej w przestrzennej organizacji

procesów jądrowych

The role of the nuclear matrix in the spatial organization

of the nuclear events

ROBERT LENARTOWSKI1, ANNA GOC

Spis treści:

Contents:

I. Wstęp

Macierz ją d ro w a (NM ) je s t strukturą szkieletow ą

jąd ra kom órkow ego przesłanianą przez masy chro-

matyny oraz frakcję białek rozpuszczalnych. Jej uw i

docznienie w ym aga sekw encyjnego przem yw ania

oraz usunięcia zalegającego w jej strukturze DNA.

Struktura ta je s t definiow ana ja k o pozostałość ją d r o

wa, zrąb jąd ro w y czy tez frakcja biochem iczna opor

na na działanie detergentów oraz w ysokich stężeń

soli. W czasopiśm iennictw ie polskim została obszer

nie opisana przez prof. Z o f i ę K i l i a ń s k ą w ko

lejnych pracach [1-3].

Sposoby pozyskiw ania N M w y w o łu ją wciąż ży w ą

dyskusję nad faktem jej istnienia [4]. Sceptycy w s k a

zują, iż zastosow anie nieznacznie różniących się m e

252 http://rcin.org.pl POSTĘPY BIO CH EM II 4 8 (4 ), 2 0 0 2

tod izolacji prowadzi do otrzym ania preparatów o

zróżnicow anym składzie biochem icznym. Ponadto

w trakcie pozyskiw ania macierzy jąd ro w ej może do

chodzić do licznych artefaktów w postaci strącania

kom pleksów białkowych, w ypłukiw ania ATP, zm ia

ny stopnia utlenienia poszczególnych składników

N M oraz zjaw iska niespecyficznej polim eryzacji ry-

bonukleoprotein tw orzących w e w n ę trz n ą sieć fibry-

larno-granularną. Jednakże, zakotw iczenie specy

ficznej klasy sekwencji DNA w m acierzy sugeruje

jej udział w tworzeniu strukturalnych i funkcjonal

nych przedziałów w ew nątrzjądow ych. Dlatego też,

niezależnie od tego na ile macierz ją d ro w a o d zw ier

ciedla szkielet jąd ro w y istniejący in vivo, pozostaje

ona niezw ykle użyteczną strukturą w badaniu orga

nizacji ją d ra kom órkow ego i zachodzących tam pro

cesów. Ponadto wyniki ostatnich dośw iadczeń, w

których podobną strukturę N M pozyskiw ano różny

mi metodami izolacji [5], d o w o d z ą iż je s t ona realną

częścią struktury szkieletowej komórki.

Jed n ą z pierwszych obserw acji m acierzy jądrow ej

było stwierdzenie obecności nierozpuszczalnej frak

cji białek jądrow ych w roztw orach o dużej sile j o n o

wej [ 6 ], Późniejsze dośw iadczenia [7], w których do

datkowo usunięto chrom atynę przez traw ienie nukle-

azami, doprowadziły do w yizolow ania ciągłej, prze

strzennej struktury m acierzy jądrow ej. M etoda izola

cji, rozwinięta przez B e r e z n e y ’ a i C o f f e y ’a w

latach siedemdziesiątych, była m odyfikow ana tak,

by zbliżyć warunki izolacji do fizjologicznych

[ 8 - 1 0 ] i uniknąć pow staw ania licznych artefaktów w

postaci strącania kom pleksów transkrypcyjnych, czy

też niespecyficznych interakcji D N A -N M [8-9, 11].

W poszczególnych metodach zm ienia się zarów no

rodzaj, stężenie i czas działania zw iązku

w ypłukującego frakcję białek rozpuszczalnych i hi-

stony [ 8 , 10, 12-13], rodzaj enzym u użytego do usu

nięcia frakcji DNA [7-8, 11], kolejność ekstrakcji

DNA i białek [7-8, 11] oraz rodzaj detergentu

wypłukującego lipidy [14]. Jed n ą z subteiniejszych

metod izolacji struktury szkieletowej ją d ra rozwinęli

J a c k s o n i in. (1988) [15]. Kom órki z hodowli

płynnej po zatopieniu w agarozow ych m ikrokap-

sułkach poddaw ano lizie, a uzyskane ją d ra k o m ó rk o

we — elektroelucji w obecności izotonicznego bufo

ru. Struktura w yizolow ana tą m eto d ą w y kazyw ała

znaczne podobieństwo do m acierzy jąd ro w y ch

otrzymanych przy użyciu w yższych stężeń substan

cji ekstrahujących [15].

Z ac how anie w trakcie izolacji ciągłości struktury

zrębu jądro w eg o , szczególnie jeg o części wewnętrz-

nej, w y m ag a stabilizacji oddziaływ ań pom iędzy po

szczególnym i jeg o kom ponentam i. Cel ten zostaje