A blindagem da actina pelo retículo endoplasmático impacta o posicionamento nuclear

Nature Communications volume 13, número do artigo: 2763 (2022) Citar este artigo

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A posição nuclear é central para a polarização celular e sua ruptura está associada a diversas patologias. O núcleo é afastado da borda principal das células em migração através de sua conexão com cabos de actina dorsais móveis e pela ausência de conexões com fibras de estresse ventral imóveis. Não está claro como essas conexões assimétricas do núcleo-citoesqueleto são estabelecidas. Aqui, utilizando um ensaio de feridas in vitro, descobrimos que a remodelação do retículo endoplasmático (ER) impacta o posicionamento nuclear através da formação de uma barreira que protege as fibras de estresse ventral imóveis. A remodelação do acúmulo de RE e RE perinuclear é mediada pela proteína modeladora de RE Climp-63. Além disso, o recrutamento ectópico do RE para as fibras de estresse restaura o posicionamento nuclear na ausência de Climp-63. Nossas descobertas sugerem que o RE medeia conexões assimétricas do núcleo-citoesqueleto para posicionar o núcleo.

O núcleo da célula é frequentemente descrito nos livros didáticos como flutuando no centro da célula. No entanto, a posição do núcleo é altamente regulada e está associada à função celular1. A posição do núcleo muda frequentemente durante diferentes processos biológicos, como divisão celular, diferenciação celular e migração celular2,3,4. Evidências crescentes sugerem que o posicionamento dos núcleos está associado a funções celulares especializadas e que a regulação incorreta do posicionamento nuclear pode levar à disfunção celular e a doenças, como miopatias centronucleares, progéria e lisencefalia5,6.

O posicionamento nuclear muitas vezes requer conexões do núcleo com o citoesqueleto7. Essas conexões núcleo-citoesqueleto são principalmente meditadas pelo complexo LInker de Nucleosqueleto e Citoesqueleto (LINC) no envelope nuclear8. O complexo LINC é composto por proteínas do envelope nuclear externo (ONM) da família Nesprin que interagem com o citoesqueleto, e proteínas do envelope nuclear interno (INM) da família SUN, que interagem com a lâmina nuclear. Os domínios KASH das proteínas Nesprin interagem com os domínios SUN das proteínas SUN no lúmen do envelope nuclear9. Descobriu-se que múltiplas proteínas estão envolvidas nas conexões núcleo-citoesqueleto pelo complexo LINC, no entanto, não se sabe como essas conexões núcleo-citoesqueleto são ativadas e desativadas durante o posicionamento nuclear .

A posição do núcleo durante a migração celular é de extrema importância, pois pode afetar a velocidade da migração10,12, a seleção do caminho de menor resistência13 e a ruptura das barreiras endoteliais14. O ensaio de cicatrização de feridas é uma abordagem clássica para estudar a migração celular, onde as células da borda da ferida são estimuladas com fator sérico ácido lisofosfatídico (LPA) para afastar seu núcleo da borda principal12,15. O movimento para trás do núcleo é impulsionado pela movimentação de cabos dorsais de actina acoplados ao núcleo por arranjos lineares da proteína do envelope nuclear Nesprin-2G, conhecida como linhas nucleares transmembrana associadas à actina (TAN) . Durante o movimento nuclear, o núcleo não se conecta às fibras de estresse ventral imóveis, embora o Nesprin-2G esteja distribuído simetricamente por todo o envelope nuclear . Assim, o núcleo está assimetricamente conectado aos cabos de actina dorsais, mas não às fibras de estresse ventral durante o movimento nuclear. Não se sabe como essas conexões assimétricas do núcleo-citoesqueleto são estabelecidas.

O retículo endoplasmático (RE) é contíguo ao envelope nuclear e é o nó central da rede de interatomas das organelas . O RE se espalha por todo o citoplasma como uma rede complexa interconectada de estruturas planas (folhas), redes reticulares (túbulos) e uma rede densa de túbulos (matrizes de RE). A morfologia e distribuição do complexo ER são reguladas por proteínas modeladoras de ER . Portanto, procuramos investigar se a morfologia e distribuição do RE poderiam regular o posicionamento nuclear. Aqui revelamos que o RE está envolvido no estabelecimento de conexões assimétricas do núcleo-citoesqueleto necessárias para o posicionamento nuclear.