核エンベロープ心筋と骨格筋のゲノム制御に組織力学をリンクさせる。

The nuclear envelope: LINCing tissue mechanics to genome regulation in cardiac and skeletal muscle.

• Rachel Piccus
• Daniel Brayson

抄録

ゲノムの制御は、転写、クロマチンのコンパートメント化、DNAポリメラーゼ、リガーゼ、アセチラーゼ、メチラーゼ、サイクリン依存性キナーゼなどの酵素による修復因子のリクルートを介して制御されており、遺伝子発現、DNA複製、DNA修復のプリズムを通して見られています。しかし、筋細胞生理学の分野における最近の進歩は、メカノトランスダクションを介したゲノム物質の「アウトサイドイン」生物物理学的制御にも説得力のある役割を示しています。これらの生物物理学的シグナルを伝達する重要なハブは、核骨格と細胞骨格のリンカー（LINC）と呼ばれています。この複合体は、核と細胞質を隔てる核エンベロープに埋め込まれています。LINC複合体がどのようにしてDNAの多くの機能を機械的に制御するように機能しているのかが次第に明らかになってきており、最近の進歩により、骨格筋や心筋などの機械的に活性化された組織の細胞でどのようにしてこの機能が起こるのか、興味深い洞察が得られてきています。とはいえ、これらのプロセスの理解にはまだいくつかの注目すべき欠点があり、これらを解決することで、筋肉疾患がゲノムレベルでどのように発現するのかを理解することができるようになると思われます。

Regulation of the genome is viewed through the prism of gene expression, DNA replication and DNA repair as controlled through transcription, chromatin compartmentalisation and recruitment of repair factors by enzymes such as DNA polymerases, ligases, acetylases, methylases and cyclin-dependent kinases. However, recent advances in the field of muscle cell physiology have also shown a compelling role for 'outside-in' biophysical control of genomic material through mechanotransduction. The crucial hub that transduces these biophysical signals is called the Linker of Nucleoskeleton and Cytoskeleton (LINC). This complex is embedded across the nuclear envelope, which separates the nucleus from the cytoplasm. How the LINC complex operates to mechanically regulate the many functions of DNA is becoming increasingly clear, and recent advances have provided exciting insight into how this occurs in cells from mechanically activated tissues such as skeletal and cardiac muscle. Nevertheless, there are still some notable shortcomings in our understanding of these processes and resolving these will likely help us understand how muscle diseases manifest at the level of the genome.