(utilgængeligt link)
Nucleolin ( engelsk Nucleolin, NCL ) er et protein , der findes i højere eukaryoter ( dyr , planter og gær ) [1] . Hos mennesker er det kodet af NCL -genet [2] [3] placeret på det 2. kromosom ved locus 2q37.1.
Nukleolin er et af de mest almindeligt forekommende nukleolære proteiner. Han deltager i dannelsen af ribosomer , men udfører også funktioner, der ikke er direkte relateret til nukleolus og biogenesen af ribosomer, der forekommer i den. Nukleolins evne til at deltage i mange cellulære processer er tilvejebragt af dets strukturelle organisation og evnen til at interagere med mange proteiner såvel som nukleinsyrer . Nukleolin spiller en rolle i udviklingen af forskellige virusinfektioner såvel som i forekomsten af kræft , der fungerer som et onkogen .
Det humane NCL -gen er placeret på kromosom 2 ved locus og består af 14 exoner og 13 introner med en samlet størrelse på omkring 11 kilobaser . Den 11. intron af NCL -genet koder for et lille nukleolært RNA U20 [4] .
Mekanismerne for regulering af nukleolin -genekspression er dårligt forstået. I mononukleære celler i perifert blod behandlet med phorbolester blev niveauet af NCL mRNA øget under påvirkning af proteinkinase ERK . På det post-transkriptionelle niveau interagerer HuR med den 3'-utranslaterede region af NCL mRNA og øger dens translation , mens miR-494 mikroRNA konkurrerer med HuR og undertrykker translation. Nukleolinekspression er også reguleret af mikroRNA'er miR-194 og miR-206 [5] . På det post-translationelle niveau kan antallet af molekyler af dette protein reguleres ved proteolyse [6] .
Nukleolin-kodende gener findes i alle dyr , planter og gær . I de fleste dyr, inklusive mennesker, mus og hamstere , er der ét nukleolingen pr. haploid genom . Imidlertid har tetraploide organismer som karpen Cyprinus carpio og frøen Xenopus laevis op til tre gener for dette protein. Gær har også ét nukleolin-gen: NSR1 i Saccharomyces cerevisiae og GAR2 i Schizosaccharomyces pombe . I modsætning hertil har planter mindst to nukleolingener pr. genom. Strukturen af dette protein viste sig at være meget konserveret i løbet af evolutionen [1] .
Nucleolin blev identificeret i 1973 af Orrick og kolleger i rottecelleekstrakter og blev oprindeligt navngivet C23 på grund af dets mobilitet i en 2D elektroforesegel . Selvom den forudsagte masse af nukleolin var 77 kDa , viste det sig, at dette protein har en masse på 100-110 kDa. Senere blev denne modsætning forklaret af aminosyresammensætningen af det N-terminale domæne [1] .
Nucleolin har tre strukturelle nøgledomæner: N-terminal, central og C-terminal . Det N-terminale domæne indeholder ca. 300 aminosyrerester. Den indeholder højt ladede gentagelser af de sure aminosyrer glutamat og aspartat , som er adskilt af rækker af basiske aminosyrer. Antallet af gentagelser varierer afhængigt af arten. På grund af sure aminosyrer er det isoelektriske punkt i denne region relativt lavt på 5,5. Derudover giver de N-terminale gentagelser af sure aminosyrer nukleolinets argyrofile egenskaber. Således tilvejebringes en signifikant korrelation mellem intensiteten af sølvfarvning af nukleolus og hastigheden af præ-ribosomal RNA - biosyntese ved akkumulering af nukleolin og et andet talrigt nukleolært protein, nukleophosmin . Det N-terminale domæne af nukleolin er involveret i mange protein-protein-interaktioner. De sure gentagelser af dette protein interagerer med histon H1 og inducerer kromatindekondensation . På grund af denne egenskab kan nukleolin betragtes som et HMG -lignende protein. Derudover gennemgår det N-terminale domæne adskillige post-translationelle modifikationer ; for eksempel indeholder det sites for phosphorylering af proteinkinaserne Cdk1 og CK2 , derfor foreslås det, at det N-terminale domæne er vigtigt for reguleringen af nukleolinfunktionen afhængigt af cellecyklussen [7] .
Det centrale nukleolindomæne indeholder fire (i mennesker) konserverede RNA-bindende domæner (RBD fra RNA Binding Domain eller RRM fra RNA Recognition Motif [1] ), som giver specifik interaktion med nukleinsyresekvenser . Mængden af RBD i det centrale domæne i forskellige organismer - fra gær til mennesker - kan være forskellig. Interessant nok har knockout-eksperimenter vist, at RBD'er udfører redundante funktioner, og under in vivo-betingelser er specifik RNA-bindende aktivitet ikke nødvendig for at udføre de vitale funktioner af nukleolin [8] .
Nukleolinens C-terminale domæne er beriget med glycin- , arginin- og phenylalaninrester , derfor kaldes det GAR- ( engelsk Glycine- og Arginine-Rich ) eller RGG- (Arg-Gly-Gly) domæne. Længden af det C-terminale nukleolindomæne varierer mellem arter, selvom det er ret konservativt. Dette domæne har vist sig at indeholde gentagne β-drejninger . Den uspecifikke interaktion af GAR-domænet med nukleinsyrer kan spille en rolle i at forbedre nukleolinbinding til RNA via RBD. Det C-terminale domæne er også involveret i protein-protein-interaktioner. Talrige argininrester i dette domæne gennemgår post-translationel methylering (for det meste NG , NG - dimethylarginin , men nogle gange findes også NG-monomethylarginin ) [ 8 ] .
Det er kendt, at nukleolin kan gennemgå phosphorylering, methylering, ADP-ribosylering og glycosylering . Konsekvenserne af disse proteinmodifikationer er stort set ukendte [9] .
Fosforylering er den mest undersøgte post-translationelle modifikation af nukleolin, og adskillige serin- og threoninaminosyrerester kan phosphoryleres af forskellige kinaser . Serinrester, der hovedsageligt er lokaliseret nær de to stærkt sure regioner i det N-terminale domæne, phosphoryleres af kaseinkinase II (CK2) under interfase . Under mitose phosphoryleres nukleolin af cyclin-afhængig kinase 1 (Cdk1) ved threoninrester placeret i TPXKK-hovedgentagelsen. Nucleolin har også vist sig at være et substrat for proteinkinase C-ζ (PKC-ζ), PI3K og Rho-associeret proteinkinase . I planter og gær er N-terminal phosphorylering bevaret [10] .
Selvom nukleolin har været kendt siden dets opdagelse som et stærkt phosphoryleret protein, er den funktionelle rolle af denne phosphorylering stadig stort set uklar. Det antages, at nukleolinphosphorylering påvirker dets proteolyse og transkription af RNA-polymerase I , såvel som dets intracellulære lokalisering. For eksempel i frøen Xenopus laevis falder den cytoplasmatiske lokalisering af nukleolin sammen med dens rigelige phosphorylering af Cdk1, og overgangen til kernen er ledsaget af dephosphorylering. Derudover ser det ud til, at phosphorylering af nukleolin regulerer dets interaktion med nukleinsyrer. I modsætning til proteinkinaserne af nucleolin, er meget mindre kendt om de fosfataser , der regulerer dets fosforyleringsstatus. Dette protein har vist sig at interagere med tyrosinphosphatasen PRL-3. Aktiviteten af dette enzym er nødvendig for undertrykkelse af nukleolin i cytoplasmaet og dets akkumulering i nukleolus; derfor menes det, at PRL-3 kan dephosphorylere nukleolin i cytoplasmaet og derved regulere dets lokalisering [10] .
Nucleolin indeholder ret meget NG , NG - dimethylarginin og spormængder af NG - monomethylarginin . Omtrent en tredjedel af alle argininrester i nukleolin er methyleret, hvilket gør sidstnævnte til et af de mest methylerede nukleare proteiner. Dimethylarginin kan være involveret i at modulere interaktionen mellem nukleolin og nukleinsyrer. Det vigtigste methyleringssubstrat er GAR-domænet. Asymmetrisk methylering kan udføres af protein arginin methyltransferase type I (PRMT1). Det er blevet vist, at nukleolin interagerer med PRMT5 i prostatacancerceller , og komplekset af nukleolin og PRMT5 indeholder symmetrisk ω- NG , N'G - dimethylarginin . For at teste rollen af GAR-domænemethylering i den nukleolære lokalisering af nukleolinet blev der skabt et nukleolin, hvor 10 argininrester i GAR-domænet blev erstattet af lysinrester . Dette nukleolin, selvom det ikke er methyleret af gær Hmt1p/Rmt1 methyltransferase, forblev i nukleolus; derfor påvirker methylering af argininrester i nukleolin ikke dets intracellulære lokalisering [11] .
Det er blevet vist, at nukleolin i eksponentielt voksende HeLa - celler kan modificeres ved ADP-ribosylering, men det vides ikke, hvilke rester der undergår modifikation [12] .
I det centrale nukleolindomæne kan fem rester gennemgå N-glycosylering ved sekvenserne Asn -Xaa-Ser og Asn-Xaa-Thr. En lille del af nukleolin fundet på overfladen af celler af forskellige typer kan gennemgå N- og O-glykosylering . To glycosyleringssteder blev identificeret: N317 og N492, placeret i henholdsvis RBD1 og RBD3. Hæmning af N-glycosylering ved behandling af celler med tunicamycin forhindrer ekspression af nukleolin på celleoverflader, så denne post-translationelle modifikation er essentiel for korrekt intracellulær lokalisering af proteinet. Da overfladenukleolin fungerer som en receptor for forskellige ekstracellulære ligander, der er involveret i proliferation , differentiering , adhæsion , mitogenese og angiogenese , er det muligt, at dets glycosylering er påkrævet for disse interaktioner [12] .
Størstedelen af nukleolin findes i nukleolus, men det findes også i nukleoplasma , cytosol og endda i cellemembranen . Det nukleolære nukleolin er involveret i ribosombiogenese , det er involveret i transkriptionen af rRNA- gener , præ-rRNA-modning og samling af ribosomale underenheder. I nucleolus interagerer den også med og omformer kromatin i rDNA-regionen ved at virke på nukleosomer . Under stressende påvirkninger, såsom varmechok eller γ-stråling , bevæger nukleolin sig ind i nukleoplasmaet, hvor det kontrollerer stabiliteten af nyligt syntetiseret mRNA , deltager i DNA-replikation , regulerer splejsning , onkogenekspression og celleældning . Fosforylering og nogle andre post-translationelle modifikationer, såvel som fraværet af lamininproteinet , arachidinsyrebehandling , virusinfektioner og nogle kræftfremkaldende faktorer resulterer i frigivelse af nukleolin i cytoplasmaet . Cytoplasmatisk nukleolin er involveret i de sidste stadier af ribosommodning, regulerer endocytose , cellecyklus og centrosomcyklus , er involveret i nogle processer forbundet med virusinfektioner . I cytoplasmaet har dette protein en anti-apoptotisk virkning og fremmer udviklingen og metastasen af tumorer . Endelig, under påvirkning af en række kræftfremkaldende faktorer og nogle proteiner, såsom HGF , VEGF , Tipα, bevæger nukleolin sig til celleoverfladen. Dette lettes også af dets N-glycosylering. Overfladenukleolin regulerer celledifferentiering og celleadhæsion , fremmer inflammation , angiogenese og tumorudvikling [13] . Nukleolin trænger kun ind i cellemembranen, når det overudtrykkes og påvises der kun i endotelceller og maligne celler, så det kan fungere som en receptor , der giver specifik indtrængning af kræftlægemidler ind i kræftceller [14] .
Nukleolins nøglefunktioner diskuteres i detaljer nedenfor.
Siden dets opdagelse har nukleolin været forbundet med kromatin. Faktisk kan nukleolin interagere med forskellige DNA-sekvenser, såvel som H1, H3 og H4 histoner . Dette indikerer, at det kan spille en vigtig rolle i reguleringen af strukturen og funktionerne af kromatin, og dette er især vigtigt for transkriptionen af rRNA (rDNA) gener af RNA polymerase I. Der er evidens for, at nukleolin både kan aktivere og undertrykke RNA -medieret transkription -polymerase I. I cellerne i spytkirtlerne i myggen Chironomus tentans blev syntesen af pre-rRNA således accelereret 2,5-3 gange ved injektion af antistoffer mod nukleolin. Hos karpen Cyprinus carpio er undertrykkelse af rDNA-transkription forbundet med en stigning i niveauet af nukleolin, og i oocytterne af frøen Xenopus laevis blev niveauet af 40S pre-rRNA signifikant reduceret efter injektionen af frø- eller hamsternukleolin. I DT40 kyllingecellelinjen undertrykker manglen på nukleolin imidlertid rDNA-transkription. Hos mennesker er dette protein påkrævet til transkription af rDNA under in vivo-betingelser . Nucleolin- knockdown i HeLa-celler og humane fibroblaster reducerer transkription udført af RNA-polymerase I, mens overekspression af nukleolin i HeLa-celler fører til en stigning i rDNA-transkription. Nukleolinphosphorylering er ledsaget af en stigning i rDNA-transkription. Derudover øger nukleolin aktiviteten af to velundersøgte kromatin-omdannelseskomplekser : SWI/SNF og ACF -komplekset . Nucleolin fremmer SWI/SNF-interaktion med nukleosomet . Ud over at aktivere kromatin-omdannelse kan dette protein destabilisere nukleosomer og derved aktivere H2A-H2B-dimersubstitution . Det er også kendt, at deletionen af nukleolin fører til en signifikant omlejring af nukleolus. Alt dette indikerer, at nukleolin påvirker transkription medieret af RNA-polymerase I [15] .
Tilsyneladende er nukleolin en nøgledeltager i præ-rRNA-behandling og præ-ribosomsamling. Især spiller nukleolin en kritisk rolle i det første trin af rRNA-behandling i mus. Interaktionen mellem nukleolin og præ-rRNA er nødvendig for rRNA-behandling under in vitro -betingelser . Nukleolin interagerer således med det lille nukleolære ribonukleoprotein U3 , som er påkrævet til det første snit i præ-rRNA-behandling. Nukleolin kan også være involveret i præ-ribosomsamling. Dette protein binder sig midlertidigt til nye præ-ribosomale partikler og præ-rRNA og fungerer sandsynligvis som en RNA- chaperon , der styrer foldningen af præ-rRNA under transkription. Korrekt co-transkriptionel foldning er nødvendig for korrekte interaktioner med ribosomale proteiner og dannelse af korrekt foldede præ-ribosomer. Ved at deltage i den co-transkriptionelle foldning af præ-rRNA tilvejebringer nukleolin således en forbindelse mellem transkription af RNA-polymerase I og præ-ribosomsamling. Fordi nukleolin pendler mellem kernen og cytoplasmaet, kan det være involveret i importen af cytoplasmatiske præ-ribosomsamlingsfaktorer (såsom ribosomale proteiner) ind i kernen. Faktisk interagerer nukleolin med nogle ribosomale proteiner gennem RGG-domænet. Men da nukleolin ikke findes i modne cytoplasmatiske ribosomer, frigives det fra det præ-ribosomale kompleks under dets modning [16] .
Der er bevis for, at nukleolin er involveret i reguleringen af transkription medieret ikke kun af RNA-polymerase I, men også af RNA-polymerase II. Det aktiverer normalt ekspressionen af gener transskriberet af RNA-polymerase II, men det kan også undertrykke transkription. For eksempel har nukleolin vist sig at være en væsentlig repressor af a-1-syreglycoprotein-genet (AGP). Nukleolin er også påkrævet til regulering af KLF2- transkription . Dette protein binder til promotoren af dette gen og regulerer dets ekspression. Nucleolin knockdown med små interfererende RNA'er (siRNA'er) undertrykte induktionen af KLF2-ekspression under shear stress -betingelser [17] .
På grund af dets evne til at binde til RNA kan nukleolin tilsyneladende deltage i den post-transkriptionelle regulering af genekspression ved at interagere direkte med RNA. Der er tegn på, at nukleolin kan være involveret i mRNA-stabilisering. For eksempel kan det stabilisere interleukin 2 (IL-2) mRNA ved T-celle aktivering , samt bestemme halveringstiden af mRNA af Bcl-X L og bcl-2 generne ved at interagere med ARE i 3'-utranslateret region. Nucleolin kan også regulere mRNA-translation. Det kan således regulere p53 -proteinniveauer in vivo . Det er blevet vist, at nukleolin-overekspression undertrykte p53-translation, og et fald i dets niveau stimulerede p53-translation. Stigningen i p53-niveauer under nukleolinknockdown kan forklares med nukleolært stress forårsaget af mangel på nukleolin. Derudover er det blevet vist, at sidstnævnte kan binde med høj affinitet til mRNA fra nogle selenoproteiner , mens manglen på nukleolin ikke påvirker antallet af selenoproteintranskripter, derfor kan nukleolin tilsyneladende selektivt regulere ekspressionen af nogle selenoproteiner ved translationsniveau [18] .
Nukleolins evne til at binde både til DNA og til proteiner involveret i DNA-metabolisme ( replikation , reparation og rekombination ) tyder på, at det tager en vis del i disse processer. Nukleolin kan være en del af DNA-replikationsmaskineriet; for eksempel antages det, at det kan have DNA- helicaseaktivitet , selvom disse data er kontroversielle. Det er blevet foreslået, at nukleolin under stressforhold kan deltage i standsningen af DNA-replikation ved at danne et kompleks med replikativt protein A (RPA). RPA kan binde til enkeltstrenget DNA og spiller en vigtig rolle i DNA-metaboliske processer såsom replikation, reparation af nukleotidudskæring og homolog rekombination . Det er kendt, at p53-afhængig omfordeling af nukleolin mellem nukleolus og nukleoplasma begynder under varmechok , og denne bevægelse er ledsaget af en stigning i dannelsen af nukleolinkomplekset med p53. Når det er bundet til nukleolin, mister RPA sin evne til at fremme DNA-replikation, så bindingen af dette protein til RPA forhindrer RPA i at interagere med andre faktorer. Det er blevet vist, at nukleolin kan binde til telomere gentagelser in vitro , såvel som til telomerase in vivo og in vitro , så nukleolin kan spille en rolle i replikationen og vedligeholdelsen af telomerer, hvilket giver en forbindelse mellem nukleolus og telomerer. Nucleolin kan interagere direkte med proteiner involveret i DNA-reparation og -rekombination, såsom p53, YB-1 , RPA, PCNA , Rad51 og topoisomerase I [19] .
Ekspression af nukleolin er forbundet med celleproliferationshastigheden. I tumorer og andre hurtigt delende celler er niveauerne af dets syntese således meget høje, mens nukleolin syntetiseres i mindre grad i ikke-delende celler. Nukleolinekspression er opreguleret i den midterste og sene G1-fase , så det menes at være påkrævet for G1-fasen af cellecyklussen. Nukleolin kan således tjene som en markør for celleproliferation. Post-translationelle modifikationer og kontrolleret nukleolinproteolyse er også forbundet med reguleringen af proliferation. Nukleolinnedbrydningsprodukter kan stimulere autolytiske endonukleaser , som fragmenterer DNA , hvilket forårsager apoptose . I ikke-delende celler kan nukleolin stimulere sin egen ødelæggelse, og i delende celler ser der ud til at være en inhibitor , der forhindrer ødelæggelsen af nukleolin. Fosforylering af sidstnævnte er forbundet med øget celleproliferation. Det foreslås, at phosphorylering af nukleolin med kinaser CK2 og Cdk1 kan være en mekanisme, der regulerer cellecyklus og deling. Nukleolin-knockdown med siRNA i HeLa-celler og humane primære fibroblaster førte til et fald i cellevækst, en stigning i apoptose og cellestop i G2-fasen , med en stigning i antallet af multinukleære celler og celler med mikrokerner. Derudover fører manglen på nukleolin til en stigning i antallet af centrosomer og dannelsen af en multipolær spindel [20] .
Allerede før beskrivelsen af de nødvendige domæner var det kendt, at nukleolin har evnen til at binde til nukleinsyrer. Studiet af dette proteins interaktion med præ-ribosomalt RNA gjorde det muligt at identificere to nøgle-RNA-motiver i præ-rRNA, som er målene for nukleolin. Det første sådant motiv kaldes NRE ( nukleolingenkendelseselement ) . Den danner en hårnål , hvis løkke har konsensussekvensen UCCCGA. Interaktionen mellem nukleolin og dette domæne kræver den kombinerede virkning af de første to RBD'er. Sådanne hårnåle er placeret i hele præ-rRNA'et, og nukleolinbinding til dem sikrer den korrekte foldning af præ-rRNA, hvilket er nødvendigt for dets behandling og samling af præ-ribosomale partikler. Det andet præ-rRNA-motiv, som nukleolin kan binde til, kaldes ECM ( evolutionary conserved motiv ) . Interaktionen af nukleolin med denne korte sekvens, placeret lige efter det første præ-rRNA-spaltningssted, kræver alle fire RBD'er. Det er nødvendigt for samlingen af bearbejdningskomplekset, der udfører det første snit af præ-rRNA [21] .
En række undersøgelser har vist, at nukleolin også er i stand til specifikt at interagere med de 3'-utranslaterede områder af nogle mRNA'er, hvilket påvirker deres stabilitet. For eksempel er interaktionen af nucleolin med visse SECIS -elementer , der indeholder hårnålestrukturer i de 3'-utranslaterede områder af mRNA'et, påkrævet for optimal ekspression af visse selenoproteiner. Derudover er det kendt, at nukleolin kan interagere med den 5'-utranslaterede region af p53, hvilket påvirker effektiviteten af dets translation. Overekspression af nukleolin påvirker dannelsen af p53 negativt, og reduceret ekspression af nukleolin fører til en stigning i p53-ekspression [21] .
Nukleolin kan binde til forskellige DNA-sekvenser. For eksempel kan det binde til denatureret enkeltstrenget DNA og nogle virale DNA'er. En fælles egenskab ved DNA-sekvenser, som nukleolin kan binde til, er deres berigelse i guanosin . Eksempler er guanosinberigede oligonukleotider , der findes i intergene rDNA- spacere , i telomert DNA og også i switch-regioner af immunoglobulingener . Guanosin-berigede oligonukleotider har en tendens til at danne G-quadruplexes , som også kan binde nucleolin [22] . Dette sker især med genet, der koder for den vaskulære endotelvækstfaktor , såvel som med promotoren af c-myc-genet . Interaktionen mellem nukleolin og c-MYC-promotoren undertrykker transskriptionen af dette gen [23] .
Da nukleolin primært findes i nukleolus og er involveret i samlingen af præ-ribosomale partikler, interagerer det naturligt med en række ribosomale proteiner. RGG- og N-terminale domæner er vigtige for disse interaktioner. I HEK 293 -cellelinjen blev nukleolin fundet forbundet med ribonukleoproteinkomplekser , hovedsageligt bestående af ribosomale proteiner. Nucleolin er involveret i mange protein-protein-interaktioner, der spiller en afgørende rolle i DNA-metabolismen. Det interagerer således med den N-terminale region af topoisomerase I, replikativt protein A, p53, YB-1, PCNA, UL44-underenheden af human cytomegalovirus DNA-polymerase , NS5B-proteinet fra hepatitis C-viruset og NS1-proteinet fra influenza A-virus . Derudover er cellecyklusafhængige interaktioner af nukleolin med forskellige proteiner blevet beskrevet. Nukleolin og nukleophosmin interagerer med hinanden under interfase og cytokinese , men ikke prometafase og metafase . Betydningen af denne interaktion er ukendt. Under G1-fasen dannes et kompleks af nukleolin med retinoblastomproteinet (Rb) med deltagelse af det Rb-hæmmende domæne. Det blev vist, at interaktionen af Rb med nucleolin undertrykker den DNA-bindende aktivitet af sidstnævnte. Derudover afhænger den intracellulære fordeling af nukleolin i epitelceller af Rb, og tabet af Rb i cancer fører til en ændret intracellulær lokalisering af nukleolin. Sidstnævnte har vist sig at fungere som en receptor for adskillige proteiner, såsom midkine growth factor (MK) og pleiotrophin (PTN), som undertrykker HIV-infektion . Det er blevet foreslået, at nukleolin er en receptor for endostatin og desuden medierer endostatins antiangiogene og antitumoraktivitet. Nucleolin har vist sig at påvirke dimeriseringen af ErbB . Interaktion med ErbB1- og Ras -proteiner kræver det C-terminale nukleolindomæne. Binding af nukleolin til andre proteiner kan påvirke deres intracellulære lokalisering. For eksempel er dette tilfældet med GZF1-proteinet og telomerase [24] .
Nukleolin påvirker flere aspekter af virusinfektioner, såsom binding af virus til værtscellen, indføring af virusets genetiske materiale i cellen og brugen af værtscellen til at danne virale proteiner. Nukleolin er påkrævet for indtrængen af human parainfluenzavirus type 3 (HPIV3) i lungeepitelceller . Derudover fungerer det som en receptor for human respiratorisk syncytialvirus (RSV). Det syntetiske peptid HB-19, som er en specifik antagonist af det C-terminale RGG-domæne af nucleolin, hæmmer HIV -binding til celler. Derudover er nukleolin involveret i infektion med hepatitis C-virus, herpes simplex-virus type 1 , influenza A-virus [25] [26] , hvid -plet-syndrom-virus og Krim - hæmoragisk feber-virus - . Nucleolin danner et ribonukleoprotein med den 3'-utranslaterede region af feline calicivirus [27 ] og Norwalk virus . Binding af nukleolin til IRES i den 5'-utranslaterede region af poliovirus og rhinovirus stimulerer ekspressionen af virale proteiner in vivo og in vitro [6] .
Som nævnt ovenfor er nukleolin stærkt udtrykt i hurtigt delende celler, såsom stamceller og cancerceller. Den onkogene virkning af nukleolin ser ud til at være multifaktoriel, i overensstemmelse med dets forskellige funktioner. Nucleolin modulerer ekspressionen af flere proteiner, der påvirker overlevelsen af kræftceller i nærvær af skade. Nukleolin binder sig således til BCL2 mRNA og stimulerer ekspressionen af Bcl-2 proto-onkogenet , som blokerer apoptose. Det binder også til mRNA og stimulerer transkriptionen af et andet protein, der regulerer celleoverlevelse, AKT1 . Som vist i afsnittet om posttranskriptionel regulering reducerer nukleolin ekspressionen af et vigtigt antitumorprotein, p53. Nucleolin regulerer også positivt gastrin , et protein, der er aktivt udtrykt i mave- og tarmkræft og stimulerer proliferation og migration af kræftceller samt angiogenese. Da nukleolin interagerer med telomerase, kan det påvirke fraværet af aldring i kræftceller. Nukleolin øger dannelsen af proteiner, der er ansvarlige for ødelæggelsen af den ekstracellulære matrix , hvilket betyder, at det øger kræftcellernes evne til at migrere og metastasere . Derudover stimulerer nukleolin transkriptionen af vaskulær endotelvækstfaktor (VEGF) såvel som regulatorisk faktor interferon-2 (IRF-2). Begge disse proteiner udtrykkes aktivt i cancerceller og kan regulere væksten af sidstnævnte. Nucleolin, der er placeret på celleoverfladen, tjener som en receptor for faktorer, der stimulerer tumorvækst [6] .
Tabellen nedenfor viser de vigtigste onkogene virkninger af nukleolin [28] .
| Scene | Effekt | Mekanisme |
|---|---|---|
| Carcinogenese | Fremmer | Regulerer og forbedrer TGFβ og EGF signalveje . |
| Spredning og overlevelse | Fremmer | Interagerer med DNA-reparationsproteiner og bevarer dets stabilitet. Regulerer stabiliteten af mRNA'et af proteiner, der regulerer apoptose, og hjælper med at afskaffe apoptose. Binder ligander, der stimulerer apoptose |
| Infiltration og metastaser | Fremmer | Regulerer ECM adskillelse, regulerer EGFR og CXCR4 signalveje |
| Angiogenese | Fremmer | Øger VEGF- og HIF1α- niveauer |
Nukleolin er målet for mange anti-kræftlægemidler [6] . Det kan bruges til at diagnosticere nogle kræftformer [29] ; for eksempel kan cirkulerende prostatacancerceller i blodet bestemmes af arten af nukleolinekspression [30] .