Белок ядерной мембраны Lem2 контролирует размер ядра

Исследование под руководством Хиросимского университета показало, что белок внутренней ядерной мембраны Lem2 действует как клапан, регулирующий размер ядра и поддерживая его пропорциональность размеру клетки.

Размер ядра, часто называемого командным центром клетки, пропорционален размеру клетки, что обеспечивает постоянное соотношение объемов ядра и цитоплазмы на протяжении клеточного цикла. В многоядерных клетках относительное количество цитоплазмы управляет размером ядра, заставляя его объем меняться в соответствии с ростом клетки.

Ядро окружено оболочкой, которая является частью сети субклеточных мембран, причем ядерная мембрана непрерывна с эндоплазматическим ретикулумом. Однако механизмы, контролирующие размер ядра, и вклад мембраны в этот процесс в значительной степени неизвестны.

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, международная команда из Хиросимского университета и Института Фрэнсиса Крика показала, что белок внутренней ядерной мембраны Lem2 играет ключевую роль в контроле размера ядра у модельного эукариотического организма Schizosaccharomyces pombe.

Как объяснил ведущий автор исследования доктор Кадзунори Куме из Хиросимского университета, команда определила роль Lem2, создав делеционные мутанты различных белков внутренней ядерной мембраны у S. pombe и оценив изменения в соотношении объемов ядра и цитоплазмы. Хотя в однократных мутантах аномалий не обнаружили, делеция Lem2 усиливала ранее описанное увеличение ядра у мутантного штамма rae1-167.

Поскольку ядерная мембрана связана с сетью субклеточных мембран, она может перемещаться между ядром и другими частями клетки. Попеременно блокируя синтез мембран и ядерно-цитоплазматический транспорт в нормальных клетках и мутантах по lem2, исследователи обнаружили, что Lem2 контролирует поток мембраны между ядерной оболочкой и остальной мембранной системой клетки. Более того, экспрессия избытка Lem2 в мутантах rae1-167 предотвращала характерное для них увеличение ядра.

Интересно, что команда также обнаружила, что белок эндоплазматического ретикулума Lnp1 может компенсировать отсутствие Lem2, действуя как вторичный барьер для потока мембраны. Наличие такой резервной системы подчеркивает важность масштабирования ядра для физиологии клетки.

«Мы предполагаем, что Lem2 действует как клапан, контролирующий приток и отток мембраны в ядерную оболочку, и является частью механизма контроля размера ядра, — говорит доктор Куме. — Вероятно, аналогичные механизмы могут регулировать размеры других органелл в эукариотической сети субклеточных мембран, помогая сохранять их пропорциональность остальной части клетки».