Corpo di Cajal

Image of four oval-shaped blue nuclei containing small green dots representing Cajal bodies. — Nuclei di cellule di Mus musculus (blu) contenenti i corpi di Cajal (verde). I CBs sono visualizzati tramite la fusione della proteina p80/Coilina alla GFP.

I corpi di Cajal (CBs) detti anche coiled bodies, sono sub-organelli sferici dal diametro di 0.3-1.0 µm presenti nel nucleo di cellule con ampie capacità proliferative (ad esempio cellule embrionali e cellule tumorali) o metabolicamente attive (ad esempio i neuroni). A differenza degli organelli citoplasmatici, i CBs non posseggono alcuna membrana fosfolipidica che separa il loro contenuto (principalmente proteine e RNA) dal circostante nucleoplasma.

Vennero riportati nella letteratura scientifica per la prima volta da Santiago Ramón y Cajal nel 1903, che li chiamò corpi nucleolari accessori (nucleolar accessory bodies) a causa della loro associazione con i nucleoli nelle cellule nervose.^[1] Vennero riscoperti con l'utilizzo del microscopio elettronico e chiamati "coiled bodies", a causa del loro aspetto ripiegato. Hanno acquisito l'eponimo del suo originale scopritore solo in un terzo momento.^[2] La ricerca di base sui CBs è stata notevolmente favorita dopo la scoperta e il clonaggio del loro marcatore proteico p80/Coilina.^[3] I CBs sono importanti nel metabolismo del RNA come la biogenesi, maturazione e riciclaggio dei snRNPs, maturazione dell'mRNA degli istoni ed omeostasi della struttura dei telomeri. I CBs assemblano l'RNA utilizzato dalla telomerasi per aggiungere nucleotidi alle estremità dei telomeri.^[4]

Storia

I CBs vennero scoperti dal neurobiologo Santiago Ramón y Cajal nel 1903 sotto forma di piccole macchie argirofile nei nuclei impregnati da argento di neuroni. A causa della loro stretta associazione con i nucleoli egli li nominò "corpi accessori nucleolari" (nella letteratura scientifica internazionale: nucleolar accessory bodies).

Successivamente, dopo essere stati tralasciati dal mondo accademico, vennero riscoperti molteplici volte e indipendentemente: da qui i molteplici nomi che questi sub-organelli hanno acquisito nel corso della storia. I nomi utilizzati per descrivere i CBs hanno incluso: "organelli sferici", "corpi di Binnenkörper", "corpi nucleolari" o "coiled bodies".

Il nome coiled bodies proviene dai microscopisti Monneron e Bernhard che descrissero al ME la loro forma irregolare; nello specifico essi li descrissero come aggregati composti di fili ripiegati (coiled threads) dallo spessore di 400-600 Å. Ad elevata risoluzione, essi appaiono come fibrille piccole e spesse 50 Å arrangiate irregolarmente lungo l'asse del filo principale (thread).

A quei tempi fu possibile ipotizzare anche il contenuto dei CBs (ribonucleoproteine) dal momento in cui l'utilizzo combinato (e non consecutivo) di proteasi e RNasi causava uno stravolgimento della struttura dei CBs.^[5]

Localizzazione

I corpi di Cajal sono presenti solo nei nuclei di cellule di piante, lieviti e animali.^[6] Le cellule dove i CBs sono molto visibili posseggono un elevato livello di attività trascrizionale e un'elevata capacità di suddividersi rapidamente.^[7]

CBs e ciclo cellulare

Il loro diametro oscilla fra 0,1 e 2,0 micrometri, e sono presenti da una a cinque unità per nucleo.

Il loro numero varia in base al citotipo e nella stessa cellula, in base allo stato del ciclo cellulare. Il numero massimo di CBs è raggiunto nel pieno della fase G₁ ; da questa fase verso la G₂ essi diventano ancora più grandi e il loro numero diminuisce. Durante la fase M i CBs si disassemblano per poi ricomparire di nuovo nella fase G₁ phase. I corpi di Cajal sono i possibili siti dell'assemblaggio e della modificazione del macchinario di transcrizione del nucleo.^[8]

Funzioni

I CBs sono legati al nucleolo per mezzo delle proteine "coilina". Il complesso P80-coilina è un marker specifico dei corpi di cajal,^[9] e dimostra che questi sub-organelli tendono ad associarsi con il nucleolo quando le cellule non sono in fase di divisione.

I corpi di Cajal sono associati con l'assemblaggio e il reclutamento della telomerasi per mezzo di una sequenza CAB-RNA comune sia ai scaRNAs (gli RNA dei corpi di Cajal) che a TERC (componente RNA della telomerasi). TCAB1 riconosce la sequenza CAB in entrambe le strutture e recluta la telomerasi verso i CBs.

CBs contengono elevate concentrazioni di snRNPs (small nuclear ribonucleoproteins, piccole ribonucleoproteine nucleari) coinvolte nello splicing di RNA appena trascritto dal DNA.^[10] Numerose prove sperimentali indicano che i CBs sono coinvolti nella biogenesi dell'enzima della telomerasi e contribuiscono al trasporto successivo della telomerasi verso i telomeri.^[11]^[12]

Note

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[Cajal_1903-1] Cajal SR, Un sencillo metodo de coloracion selectiva del reticulo protoplasmico y sus efectos en los diversos organos nerviosos de vertebrados e invertebrados, in Trab Lab Investig Biol Univ Madr, vol. 2, 1903, pp. 129–221.

[Gall-2] JG Gall, M Bellini, Z Wu e C Murphy, Assembly of the nuclear transcription and processing machinery: Cajal bodies (coiled bodies) and transcriptosomes., in Molecular Biology of the Cell, vol. 10, n. 12, December 1999, pp. 4385–402, DOI:10.1091/mbc.10.12.4385, PMC 25765, PMID 10588665.

[3] Andrade LE, Chan EK, Raska I, Peebles CL, Roos G, Tan EM, Human autoantibody to a novel protein of the nuclear coiled body: immunological characterization and cDNA cloning of p80-coilin, in J. Exp. Med., vol. 173, n. 6, June 1991, pp. 1407–19, DOI:10.1084/jem.173.6.1407, PMC 2190846, PMID 2033369.

[4] Zhao, Y. Wright, W.E., Abreu, E., Kim, J., Stadler, G., Eskiocak, U., Terns, M.P., Terns, R.M. e Shay, J.W., Processive and Distributive Extension of Human Telomeres by Telomerase Under Homeostatic and Non-equilibrium Conditions, in Molecular Cell, vol. 42, n. 3, 6 maggio 2011, pp. 297–307, DOI:10.1016/j.molcel.2011.03.020, PMC 3108241, PMID 21549308.

[5] Monneron A, Bernhard W, Fine structural organization of the interphase nucleus in some mammalian cells, in J. Ultrastruct. Res., vol. 27, n. 3, May 1969, pp. 266–88, DOI:10.1016/S0022-5320(69)80017-1, PMID 5813971.

[CioceLamond2005-6] Mario Cioce e Angus I. Lamond, CAJAL BODIES: A Long History of Discovery, in Annual Review of Cell and Developmental Biology, vol. 21, n. 1, 2005, pp. 105–131, DOI:10.1146/annurev.cellbio.20.010403.103738, ISSN 1081-0706 (WC · ACNP), PMID 16212489.

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[10] Nizami Z, Deryusheva S, Gall JG, The Cajal body and histone locus body, in COLD SPRING HARBOR PERSPECTIVES IN BIOLOGY, vol. 2, n. 7, 2010, pp. a000653, DOI:10.1101/cshperspect.a000653, PMC 2890199, PMID 20504965.

[11] Jády BE, Richard P, Bertrand E, Kiss T, Cell cycle-dependent recruitment of telomerase RNA and Cajal bodies to human telomeres, in Molecular Biology of the Cell, vol. 17, n. 2, 2006, pp. 944–954, DOI:10.1091/mbc.E05-09-0904, PMC 1356602, PMID 16319170.

[12] Tomlinson RL, Ziegler TD, Supakorndej T, Terns RM, Terns MP, Cell cycle-regulated trafficking of human telomerase to telomeres, in Molecular Biology of the Cell, vol. 17, n. 2, 2006, pp. 955–965, DOI:10.1091/mbc.E05-09-0903, PMC 1356603, PMID 16339074.

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