Signaling mechanism in nuclear reorientation and its functional singnificance in cell migration.

Abstract

The establishment of cellular polarity is first critical step of directional cell migration. The process of cellular polarization requires many signaling pathways that are differently regulated at the cell front and at the rear side and enables creation of typical asymmetrical profile of migrating cell. During the polarization cell forms the leading edge and trailing rear and relocalizes the intracellular organelles to such a position that is optimal for directional movement. In many migrating cells cell nucleus is usually located at the cell rear and microtubule organizing center localizes between the nucleus and the leading edge of the cell. This cellular arrangement is prerequisite for directional cell migration. We have shown that during cell polarization cell also reorients the nucleus to the direction of migration. The nuclear reorientation is temporally restricted rotation of the cell nucleus that aligns the longer nuclear axis with the axis of migration. Nuclear reorientation promotes the establishment of cellular polarity and facilitates the movement of the cell. The nuclear reorientation requires the physical linkage of the nucleus to cell cytoskeleton mediated by LINC (Linker of Nucleoskeleton and Cytoskeleton) complex. We have shown that LINC complex anchors the nucleus to actin stress...

Prvním důležitým krokem buněčné migrace je ustavení buněčné polarity. Na procesu polarizace buněk se podílí řada signálních drah, jejichž regulace je v přední a zadní části buňky řízena různým způsobem. To buňce umožňuje zaujmout specifický tvar s typickou předo-zadní polaritou. Během polarizace buňka formuje vedoucí lamelipodii na přední části a váznoucí konec na zadní části buňky. Zároveň dochází k takovému přeuspořádání vnitrobuněčných organel, které je pro buněčnou migraci optimální. V migrujících buňkách, jako jsou fibroblasty, se buněčné jádro nachází v zadní části buňky a mikrotubuly organizující centrum relokalizuje mezi jádro a čelo buňky. Takové uspořádání uvnitř buňky je nezbytnou podmínkou pro efektivní směrovanou migraci. V této práci jsme ukázali, že pro polarizaci buněk je nezbytná také takzvaná reorientace jádra. Reorientace jádra je rotační pohyb, ke kterému dochází v prvních hodinách buněčné polarizace a umožňuje reorientaci delší osy jádra do směru migrace. Reorientace jádra pak napomáhá ustavení buněčné polarity a usnadňuje pohyb buněk. Aby buňka mohla reorientovat své jádro do směru migrace, je nutné, aby bylo napojeno na buněčný cytoskelet. Připojení jádra k jednotlivým komponentám cytoskeletu zprostředkovává takzvaný LINC (Linker of Nucleoskeleton and Cytoskeleton) komplex. V...