Localization and function of phosphoinositides in the cell nucleus

Abstract

(ENGLISH) Phosphoinositides (PIs) are negatively charged glycerol-based phospholipids. Their inositol head can be phosphorylated at three positions generating seven differently phosphorylated species. Cytoplasmic phosphoinositides regulate membrane and cytoskeletal dynamics, vesicular trafficking, ion channels and transporters and generate second messengers. In the nucleus, PIs are implicated in pre-mRNA processing, DNA transcription and chromatin remodelling. However, their nuclear functions are still poorly understood. Here we focus on nuclear phosphatidylinositol 4-phosphate (PI(4)P) and phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate (PI(4,5)P2). We describe their localization and interaction with proteins involved in regulation of DNA transcription. PI(4)P localizes to nuclear membrane, nuclear speckles and nucleoplasm. The majority of nuclear PI(4)P is associated with chromatin and colocalizes with H3K4me2. PI(4,5)P2 localizes to nucleoli and nuclear speckles. Besides, 30 % of nuclear PI(4,5)P2 forms small nucleoplasmic PI(4,5)P2 islets. They have carbon rich core, which is probably formed by lipids, and are surrounded by proteins and nucleic acids. The active form of RNA polymerase II associates with PI(4,5)P2 islets and DNA is actively transcribed in the vicinity of PI(4,5)P2 islets. Moreover,...

(CZECH) Fosfoinositidy jsou negativně nabité fosfolipidy. Jejich inositolová hlavička může být fosforylována na třech pozicích, a tak mohou tvořit sedm různě fosforylovaných forem. Cytoplasmatické fosfoinositidy regulují dynamiku buněčných membrán a cytoskeletu, transport membránových váčků, funkci iontových kanálů a transportérů a produkci druhých poslů. Jaderné fosfoinositidy ovlivňují postranskripční úpravy pre-mRNA, DNA transkripci a remodelování chromatinu. Jejich jaderné funkce jsou nicméně nedostatečně prozkoumány. Tato práce se zaměřuje na jaderný fosfatidylinositol 4-fosfát (PI(4)P) a fosfatidylinositol 4,5- bisfosfát (PI(4,5)P2), jejich lokalizaci a interakce s proteiny regulujícími transkripci. PI(4)P je součástí jaderné membrány, nachází se v jaderných speckles a v nukleoplasmě. Většina jaderného PI(4)P je navázána na chromatin a kolokalizuje s H3K4me2 histonovou značkou. PI(4,5)P2 lokalizuje do jadérka a jaderných speckles. Přibližně 30 % jaderného PI(4,5)P2 tvoří malé ostrůvky v nukleoplasmě. Nitro těchto ostrůvků je bohaté na uhlík a je pravděpodobně tvořeno lipidy. Ostrůvky jsou obklopeny proteiny a nukleovými kyselinami. Aktivní forma RNA polymerázy II lokalizuje k PI(4,5)P2 ostrůvkům a v blízkosti ostrůvků dochází k aktivní transkripci. Jaderný myosin 1 (NM1) váže PI(4,5)P2. Tato...