ช่องรอบนิวเคลียส
ช่องว่างรอบนิวคลีโอลัส (PNC)เป็นส่วนประกอบย่อยของนิวเคลียสที่มีลักษณะเฉพาะคือตั้งอยู่ที่บริเวณรอบนอกของนิวคลีโอลัส [ 1 ] PNCมีส่วนร่วมในการแบ่งส่วนตามรูปแบบภายในนิวเคลียสเพื่อจัดระเบียบฟังก์ชันเฉพาะต่างๆ พบได้เกือบเฉพาะในเซลล์มะเร็งและอุดมไปด้วยโปรตีนที่จับกับ RNA รวมถึงทรานสคริปต์ของRNA polymerase III
ประวัติศาสตร์
ช่องว่างรอบนิวเคลียส (perinucleolar compartment) ถูกค้นพบครั้งแรกที่บริเวณรอบนอกของนิวเคลียสในปี 1992 โดย Andrea Getti และคณะ ขณะศึกษาโปรตีน hnRNPI/PTB ( polypyrimidine tract binding ) [ 2 ] Getti พบว่านอกจากนิวเคลียสพลาสม์แล้ว hnRNPI ยังย้อมติด "โครงสร้างที่ไม่สามารถระบุได้" ซึ่งอยู่ตรงข้ามกับนิวเคลียสเสมอ ในปี 1995 A. Gregory Matera และคณะ ได้ตั้งชื่อโครงสร้างนี้ว่า "ช่องว่างรอบนิวเคลียส" (perinucleolar compartment) เป็นครั้งแรก หลังจากพบทรานสคริปต์ของ RNA polymerase III หลายตัว รวมทั้ง hnRNPI ที่ขอบนิวเคลียส[ 3 ] Sui Huang และคณะ ได้ทำการวิจัยช่องว่างรอบนิวเคลียสอย่างกว้างขวาง และในปี 1997 เป็นกลุ่มแรกที่ศึกษา PNC ในเซลล์มะเร็งของมนุษย์จำนวนมาก[ 4 ]
โครงสร้าง
PNC เป็นโครงสร้างแบบไดนามิกและไม่สม่ำเสมอซึ่งประกอบด้วยเส้นใยหนาแน่นหลายเส้นที่พบเป็นหลักในเซลล์มะเร็งที่เปลี่ยนแปลงไป การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนกับ เซลล์ HeLaยืนยันว่าเส้นใยหนามี ความยาว 0.25 - 4 μm และ มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 80 - 180 nm [ 3 ] [ 4 ]เส้นใยเหล่านี้ก่อตัวเป็นโครงข่ายที่สัมผัสโดยตรงกับนิวคลีโอลัส และในบางกรณีขยายเข้าไปในนิวคลีโอลัส
อาร์เอ็นเอ
ช่องว่างรอบนิวเคลียสอาศัยโปรตีนที่จับกับ RNA และทรานสคริปต์ของ RNA polymerase III เพื่อรักษาเสถียรภาพของโครงสร้าง ดังนั้น การผลิตทรานสคริปต์เหล่านี้อย่างต่อเนื่องจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ในระหว่างการซึมผ่านของเซลล์RNaseแต่ไม่ใช่DNaseจะทำลาย PNC ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของ RNA ต่อโครงสร้าง[ 1 ]เมื่อยับยั้งทรานสคริปต์ของ RNA pol III แล้ว RNA pol III ที่โตเต็มวัยจะไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้น PNC จึงอาศัยทรานสคริปต์ของ RNA pol III ที่ถอดรหัสขึ้นใหม่เท่านั้น
ดีเอ็นเอ
ช่องว่างรอบนิวเคลียสยังอาศัยความสมบูรณ์ของ DNA รวมถึงตำแหน่ง DNA เพื่อความเสถียร การศึกษา DNA ด้วยสารแทรก DNAโมเลกุลที่จับกับ DNA และสารทำลาย DNA พบว่า PNC จะแยกตัวออกจากกันเมื่อเกิดความเสียหายกับ DNA บางประเภท[ 5 ]นอกจากนี้ สารยับยั้งความเสียหายของ DNA ไม่ได้ป้องกันการแยกตัวของ PNC แต่สามารถป้องกันการก่อตัวใหม่ของ PNC ซึ่งพิสูจน์ให้เห็นถึงความสำคัญของความสมบูรณ์ของ DNA
การพึ่งพาโครงสร้าง DNA รวมถึงข้อเท็จจริงที่ว่าเซลล์ลูกเป็นแบบจำลองที่เหมือนกันทุกประการของเซลล์แม่ บ่งชี้ว่า PNC เกี่ยวข้องกับตำแหน่ง DNA แม้ว่าตำแหน่งที่แน่นอนจะยังไม่ได้รับการกำหนด ในระยะ Sของวงจรเซลล์ PNC จะก่อตัวขึ้นที่ตำแหน่ง DNA และจำลองแบบโดยไม่ถูกรบกวนพร้อมกับ DNA [ 5 ]สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์โดยตรงระหว่าง PNC และวงจรการจำลองแบบ DNA และยังแยกแยะการพึ่งพาของช่องว่างรอบนิวเคลียสต่อ DNA ได้อีกด้วย
การทำงาน
แม้ว่าหน้าที่ที่แน่นอนจะยังไม่ได้รับการกำหนด แต่ช่องว่างรอบนิวเคลียสมีความเข้มข้นของโปรตีนที่จับกับ RNA รวมถึงทรานสคริปต์ RNA polymerase III ที่ถอดรหัสใหม่ ซึ่งบ่งชี้ถึงบทบาทที่เป็นไปได้ในการเผาผลาญ RNA พบได้มากในเซลล์มะเร็งที่เปลี่ยนแปลงไป ความชุกน้อยกว่า 5% ในเซลล์ปกติ แต่ 15-100% ในเซลล์มะเร็ง[ 6 ] PNC มีความสัมพันธ์โดยตรงกับการแพร่กระจายและเชื่อมโยงกับความร้ายแรง[ 1 ]ดังนั้นจึงมีการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับศักยภาพในการเป็นไบโอมาร์กเกอร์สำหรับมะเร็ง
วงจรเซลล์
ช่องว่างรอบนิวคลีโอลัสจะดำเนินตามเส้นทางไมโทซิสเพื่อสร้างเซลล์ลูกใหม่ที่มีขนาดและรูปร่างคล้ายกับเซลล์แม่ อย่างไรก็ตาม ขนาดอาจแตกต่างกันไปในเซลล์มะเร็งสายพันธุ์ต่างๆ แม้จะยังคงเป็นโครงสร้างเฉพาะตัว แต่ PNC ยังคงสัมผัสโดยตรงกับนิวคลีโอลัสในช่วงอินเตอร์เฟสและเลียนแบบนิวคลีโอลัสในช่วงไมโทซิส ในระยะโปรเฟสทั้งสองจะค่อยๆ สลายตัวจนกระทั่งประกอบขึ้นใหม่ในช่วงปลายเทโลเฟสในเซลล์ลูกใหม่[ 4 ]
การเผาผลาญอาร์เอ็นเอ
ช่องว่างรอบนิวเคลียสถูกค้นพบครั้งแรกเนื่องจากการระบุลักษณะของโปรตีนที่จับกับพอลิไพริมิดีนแทร็ก (PTB) ซึ่งเป็นโปรตีนที่จับกับ RNA ที่เกี่ยวข้องกับการตัดต่อ pre-mRNAความเสถียร และการควบคุมการแปล[ 7 ] PTB และโปรตีนที่จับอื่นๆ อยู่ใน PNC เพื่อประมวลผลRNA polymerase II เป็นหลัก นอกจากนี้ คอมเพล็กซ์ RNA pol III ขนาดเล็กที่ไม่เข้ารหัสอื่นๆ อีกมากมายซึ่งควบคุมการประมวลผล pre-rRNA ก็อยู่ใน PNC ด้วย[ 7 ]ดังนั้น โปรตีน PNC เหล่านี้อาจมีบทบาทในการเผาผลาญ RNA และการวิจัยกำลังดำเนินการอย่างต่อเนื่องเพื่อพิสูจน์สิ่งนี้ทางวิทยาศาสตร์
ความสำคัญทางคลินิก
ช่องว่างรอบนิวเคลียส (Perinuclolar compartments) เกิดขึ้นในบลาสโตมาคาร์ซิโนมาและซาร์โคมาและแสดงถึงเซลล์มะเร็งในเนื้อเยื่อเนื้องอกแข็งโดยเฉพาะ[ 1 ] [ 8 ]การเกิดของ PNC มีความสัมพันธ์โดยตรงกับการเจริญเติบโตและการแพร่กระจายของเซลล์มะเร็ง ตัวอย่างเช่น ในการศึกษาเกี่ยวกับมะเร็งตับ (HCC)พบว่าการเกิด PNC ที่เพิ่มขึ้นมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการแพร่กระจายที่เพิ่มขึ้น รวมถึงเซลล์มะเร็งด้วย ในทำนองเดียวกัน การต่อต้านการแพร่กระจายมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการยับยั้ง PNC ซึ่งแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของ PNC ในการเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพในมะเร็ง[ 9 ]