Ядерная пластинка представляет собой сеть нитей, которая лежит в основе ядерной мембраны и состоит из белков, называемых ламинами. Ядерная пластинка играет важную роль в ядерной архитектуре, позиционировании ядерных пор, регуляции экспрессии генов, организации хроматина, репликации ДНК и репарации ДНК 1,2,3. Мутации в генах, которые играют роль в экспрессии белков ламина, приводят к генетическим нарушениям, называемым ламинопатиями.
Рестриктивная дермопатия (РД) — это тяжелое заболевание ламинопатии, вызванное преимущественно сложными гетерозиготными мутациями, которые создают преждевременные терминирующие кодоны в генеZMPSTE24 4, что приводит к отсутствию металлопротеазы ZMPSTE24. Эта ламинопатия характеризуется задержкой внутриутробного развития, плотной, жесткой кожей, маленьким размером рта, тонкими волосами и дефектами минерализации костей1. Пациенты с ПД обычно не доживают до первой недели жизни из-за легочной недостаточности1. Два других расстройства ламинопатии, известные как атипичный синдром прогерии Хатчинсона-Гилфорда (AT-HGPS) и мандибулоакральная дисплазия типа B (MAD-B), связаны со сниженной экспрессией ZMPSTE24 и связаны с уменьшением продолжительности жизни и демонстрируют сходство с расстройствами преждевременного старения5. Протеаза ZMPSTE24, которая воздействует при этих ламинопатиях, жизненно важна для посттрансляционной модификации ламины А, которая является критическим компонентом ядерной пластинки. ZMPSTE24 дефицит приводит к накоплению не полностью переработанной фарнезилированной формы ламина А, известной как преламинА2.

Рисунок 1: Обработка ламина А в норме и . RD-клетки. Процессинговый путь ламина А в нормальных клетках (слева) и процессинг измененного ламина А в RD, или клетки с дефицитом ZMPSTE (справа). Указаны фарнезиловые (Fa) и метильные (Me) группы. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Как видно на рисунке 1, при нормальном процессинге ламина А фарнезильная (липидная) группа присоединяется к остатку цистеина вблизи С-конца, после чего происходит протеолитическое расщепление трех С-концевых аминокислот 3,6. Затем остаток цистеина метилируется. Эти две модификации позволяют нацелить преламин А на внутреннюю ядерную мембрану2. Затем ZMPSTE24 проводит реакцию расщепления, в ходе которой последние 15 С-концевых аминокислот вместе с фарнезильными и метильными группами удаляются с образованием зрелого белка Ламина А, который доставляется в ядерную пластинку 6,7,8. В RD, AT-HGPS и MAD-B заключительная стадия процессинга не происходит эффективно, поскольку ZMPSTE24 металлопротеиназа отсутствует или неполностью функциональна. Это приводит к накоплению преламина А, который остается постоянно фарнезилированным и метилированным9. Эти последние группы приводят к тому, что преламин А прилипает к внутренней ядерной мембране вместо того, чтобы локализоваться в ядерной пластинке, где в конечном итоге должен находиться зрелый ламин А, как показано на рисунке 1. Таким образом, дефицит ZMPSTE оказывает глубокое воздействие на различные ядерные функции, наряду со структурой ядра 10,11,12,13,14,15. Эти изменения в структуре ядра могут включать в себя ядерное блеббинг и даже разрыв ядра, что может привести к утечке ДНК в цитозоль, а также к проникновению цитозоля в ядро. Ядра аберрантной формы действительно являются отличительной чертой ламинопатийных расстройств, наряду со многими другими фенотипами, которые вызваны дефектным процессингом преламина А16,17. Дефекты в ядерной пластинке приводят к множеству пагубных последствий, включая неправильную локализацию контроля качества ядерных белков и белков репарации ДНК в нуклеоплазме, что, в свою очередь, приводит к многочисленным дефектам в ядерной функции. Важно иметь простую методику, которая может помочь идентифицировать и контролировать эти признаки ламинопатий, чтобы облегчить исследования по разработке терапевтических подходов, направленных на улучшение фенотипов ламинопатии. Для мышей с ламинопатиями было показано, что элиминация ядерного блеббинга коррелирует с общей элиминацией фенотипов ламинопатии16. Метод, позволяющий осуществлять мониторинг ядерной целостности в клетках человека, может улучшить изучение потенциальных методов лечения для устранения или значительного улучшения фенотипов заболеваний.
Непрямая иммунофлуоресценция (ИФ) является чувствительным и широко используемым методом, в котором используется как первичное немеченое антитело, так и меченное флуорофором вторичное антитело, которое распознает первичное антитело для обнаружения интересующеймишени 19. Методы ПЧ могут предоставить мощные средства для визуализации конкретных внутриклеточных компонентов и структур. Также возможно, что более одной молекулы вторичного антитела могут взаимодействовать с первичным антителом, что приводит к усилению сигнала19. Непрямая ПЧ является универсальным методом, который также позволяет обнаруживать множественные первичные антитела с относительно небольшим набором вторичных антител, поскольку вторичные антитела поднимаются против Fc-домена первичного антитела, который консервативен в пределах вида19.
В данной статье описывается метод косвенного (ЕСЛИ) для оценки ядерного блеббинга и утечки ДНК в клетках с дефицитом ZMPSTE24 с использованием антител против двухцепочечной ДНК (дцДНК) и ламина B1 для обнаружения ДНК и ядерной пластинки соответственно. Чтобы продемонстрировать полезность этого подхода, процедура была применена к клеточной линии HeLa с нокаутированной экспрессией ZMPSTE24, а также к клеточной линии HeLa, экспрессирующей ZMPSTE24, и результаты для двух клеточных линий были сравнены.