Nukleoplasma omadused, struktuur ja funktsioonid



The nukleoplasm see on aine, milles DNA ja teised tuumarajatised, näiteks nukleiinid, on sukeldatud. See eraldatakse tselloplasmast tuumamembraani abil, kuid see võib materjalidega selle tuuma pooride kaudu vahetada..

Selle peamised komponendid on vesi ja mitmed suhkrud, ioonid, aminohapped ja proteiinid ning ensüümid, mis on seotud geenireguleerimisega, nende hulgas üle 300 valgu peale histooni. Tegelikult on selle koostis sarnane tselloplasmaga.

Nukleotiidid leiduvad ka selles tuuma vedelikus, mis on "plokid", mida kasutatakse DNA ja RNA konstrueerimiseks ensüümide ja kofaktorite abil. Mõnedes suurtes rakkudes nagu acetabularia, nukleoplasm on selgelt nähtav.

Varem arvati, et nukleoplasm koosnes tuumasse ümbritsevast amorfsest massist, välja arvatud kromatiin ja nukleiin. Kuid nukleoplasma sees on valguvõrk, mis vastutab kromatiini ja teiste tuumakomponentide organiseerimise eest, mida nimetatakse tuuma-maatriksiks.

Uued tehnikad on suutnud seda komponenti paremini visualiseerida ja identifitseerida uusi struktuure, nagu näiteks intranukleaarsed lehed, valgufilamentid, mis tekivad tuuma pooridest ja RNA töötlemise masinad..

Indeks

  • 1 Üldised omadused
    • 1.1 Nucleoli
    • 1.2 Tuumamaterjalid
    • 1.3 Tuuma-maatriks
    • 1.4 Nukleoskelett
  • 2 Struktuur
    • 2.1 Biokeemiline koostis
  • 3 Funktsioonid
    • 3.1 Sõnumitooja töötlemine
  • 4 Viited

Üldised omadused

Nukleoplasm, mida nimetatakse ka "tuumamahlaks" või karioplasmaks, on tsütoplasma omadustega protoplasmaatiline kolloid, mis on suhteliselt tihe ja rikas erinevate biomolekulide, peamiselt valkude poolest..

Selles aines on kromatiin ja üks või kaks veresoonkonda, mida nimetatakse nukleiinideks. Selles vedelikus on ka teisi tohutuid struktuure, nagu Cajal'i kehad, PML-kehad, spiraalsed kehad või täpid muu hulgas tuumaenergia.

Cajal'i kehades on kontsentreerunud vajalikud struktuurid preRNA sõnumitoojate ja transkriptsioonifaktorite töötlemiseks.

The täpid Tuumarakud on sarnased Cajal'i kehadega, nad on väga dünaamilised ja liiguvad piirkondadesse, kus transkriptsioon on aktiivne.

PML-organid näivad olevat vähirakkude markerid, kuna nad suurendavad nende arvu tuumas.

Samuti on rida südamiku kujuga nukleolaarseid kehasid, mille läbimõõt on vahemikus 0,5 kuni 2 μm ja mis koosnevad globulitest või fibrillidest, mis, kuigi neid on teatatud tervetes rakkudes, on patoloogilistes struktuurides palju suurem..

Järgnevalt kirjeldatakse kõige olulisemaid tuumareaktsioone, mis on sisse lülitatud nukleoplasmasse.

Nucleoli

Nukleool on silmapaistev sfääriline struktuur, mis asub rakkude tuumas ja mida ei piira ükskõik milline biomembraan, mis eraldab neid ülejäänud nukleoplasmast..

See on moodustatud piirkondades, mida nimetatakse \ tkromosomaalsed nukleolaarorganisatsiooni piirkonnad) kus paiknevad ribosoome kodeerivad järjestused. Need geenid on leitud kromosoomide spetsiifilistes piirkondades.

Inimeste konkreetsel juhul on nad korraldatud 13., 14., 15., 21. ja 22. kromosoomide satelliidipiirkondades.

Tuumas on mitmeid hädavajalikke protsesse, nagu ribosoome moodustavate allüksuste transkriptsioon, töötlemine ja kokkupanek..

Teisest küljest, jättes kõrvale oma traditsioonilise funktsiooni, on hiljutised uuringud leidnud, et nukleool on seotud vähirakkude supresseerivate valkudega, rakutsükli regulaatoritega ja viirusosakeste valkudega..

Tuumarajatised

DNA molekul ei ole rakulises nukleoplasmas juhuslikult dispergeeritud, see on organiseeritud väga spetsiifilisel ja kompaktsel moel koos valkude kogumiga, mis on kogu evolutsiooni käigus konserveerunud histoonideks..

DNA organisatsiooni protsess võimaldab peaaegu nelja meetri ulatuses geneetilist materjali mikroskoopilisse struktuuri.

Seda geneetilise materjali ja valgu seost nimetatakse kromatiiniks. See on organiseeritud nukleoplasmas määratletud piirkondadesse või domeenidesse, mis on võimelised eristama kahte tüüpi: euchromatiini ja heterokromatiini..

Eukromatiin on vähem kompaktne ja hõlmab geene, mille transkriptsioon on aktiivne, kuna transkriptsioonifaktoritel ja teistel valkudel on juurdepääs sellele erinevalt heterokromatiinist, mis on väga kompaktne.

Heterokromatiini piirkonnad asuvad perifeerias ja euchromatiin rohkem tuuma keskmesse ja ka tuuma pooride lähedusse..

Samamoodi jaotuvad kromosoomid tuuma spetsiifilistes tsoonides, mida nimetatakse kromosomaalseks territooriumiks. Teisisõnu, kromatiin ei ole nukleoplasmas juhuslikult ujuv.

Tuuma-maatriks

Erinevate tuumaregistri korraldamine tundub dikteeritud tuuma maatriksist.

See on südamiku sisemine struktuur, mis koosneb lehest, mis on ühendatud tuuma pooride kompleksidega, nukleolaarsete jääkidega ja kiud- ja granulaarsete struktuuride kogumiga, mis on jaotunud kogu tuumasse, millel on märkimisväärne kogus sama kogust..

Maatriksit iseloomustavad uuringud on jõudnud järeldusele, et selle biokeemilise ja funktsionaalse põhiseaduse määratlemine on liiga mitmekesine..

Leht on omamoodi valgu komposiitkiht, mis ulatub 10 kuni 20 nm kaugusele ja paikneb tuumamembraani sisepinnaga. Valgu konstitutsioon varieerub sõltuvalt uuritud taksonoomilisest rühmast.

Lehed moodustavad valgud on sarnased vahefilamentidega ja neil on lisaks tuumareguleerimisele ka globaalsed ja silindrilised piirkonnad..

Sisemise tuumamaatriksi puhul sisaldab see suurt hulka valke, milles on sideala RNS-i ja teiste RNA-de jaoks. Selles sisemises maatriksis esineb DNA replikatsioon, mitte-nukleoolne transkriptsioon ja transkriptsioonijärgne messenger preRNA töötlemine.

Nukleoskeleton

Tuumas on struktuur, mis on võrreldav tsütoskeletiga rakkudes, mida nimetatakse nukleosiidiks, mis koosneb valkudest, nagu näiteks aktiin, αII-spektriin, müosiin ja hiiglane valk, mida nimetatakse titiiniks. Selle struktuuri olemasolu arutavad siiski teadlased.

Struktuur

Nukleoplasm on želatiinne aine, milles saab eristada ülalmainitud erinevaid tuumarajatisi.

Üks nukleoplasma põhikomponente on ribonukleoproteiinid, mis koosnevad valkudest ja RNA-st, mille moodustavad RNA-ga rikkad RNA-ga afiinsused..

Tuumas leiduvaid ribonukleoproteiine nimetatakse spetsiifiliselt väikesteks tuuma ribonukleoproteiinideks.

Biokeemiline koostis

Nukleoplasma keemiline koostis on kompleksne, kaasa arvatud komplekssed biomolekulid, nagu valgud ja tuumaensüümid, samuti anorgaanilised ühendid, nagu soolad ja mineraalid nagu kaalium, naatrium, kaltsium, magneesium ja fosfor..

Mõned neist ioonidest on DNA ensüümide hädavajalikud kofaktorid. Samuti sisaldab see ATP-d (adenosiintrifosfaati) ja atsetüül-koensüümi A.

Nukleoplasmasse on lisatud mitmeid ensüüme, mis on vajalikud nukleiinhapete, nagu DNA ja RNA sünteesiks. Kõige olulisemate hulka kuuluvad muu hulgas DNA polümeraas, RNA polümeraas, NAD süntetaas, püruvaadi kinaas.

Üks nukleoplasma kõige rikkalikumaid valke on nukleoplastika, mis on happeline ja pentameerne valk, millel on pea ja saba ebavõrdsed domeenid. Selle happeline omadus suudab kaitsta histoonides esinevaid positiivseid laenguid ja suudab seostuda nukleosoomiga.

Nukleosoomid on need struktuurid, mis sarnanevad kaelakee helmestega, mis on moodustatud DNA ja histoonide vahelise interaktsiooni poolt. Selles poolkollektiivses maatriksis on leitud ka libe looduslikke väikeseid molekule.

Funktsioonid

Nukleoplasm on maatriks, kus tuuma ja raku üldiseks toimimiseks toimuvad rea olulised reaktsioonid. See on koht, kus toimub DNA, RNA ja ribosomaalsete subühikute süntees.

See toimib omamoodi "madratsina", mis kaitseb selles sisalduvaid struktuure lisaks materjalide transportimisele..

See toimib subnukleaarsete struktuuride suspensioonikeskkonnana ja lisaks aitab säilitada stabiilset tuumiku kuju, andes sellele jäikuse ja kõvaduse.

On näidatud, et nukleoplasmas on mitu metaboolset rada, nagu raku tsütoplasmas. Nendes biokeemilistes radades on glükolüüs ja sidrunhappe tsükkel.

Samuti on kirjeldatud pentoosfosfaadi teed, mis annab tuumale pentose. Samamoodi on tuum NADi sünteesivöönd+, mis toimib dehüdrogenaaside koensüümidena.

Messenger preARNi töötlemine

Pre-mRNA töötlemine toimub nukleoplasmas ja nõuab väikeste nukleolaarsete ribonukleoproteiinide olemasolu, lühendatult snRNP.

Tõepoolest, üks tähtsamaid aktiivseid toiminguid, mis esineb eukarüootses nukleoplasmas, on küpsete RNA-de süntees, töötlemine, transport ja eksport..

Ribonukleoproteiinid on rühmitatud, moodustades spliceosoomi- või splaissingukompleksi, mis on katalüütiline keskus, mis vastutab intronite eemaldamise eest messenger RNA-st. Intronite tuvastamise eest vastutab rida kõrge uratsiilisisaldusega RNA molekule.

Spliciosome koosneb lisaks viie väikese nukleolaarse RNA-ga donomineeritud snRNA U1, U2, U4 / U6 ja U5 lisaks teiste valkude osalemisele..

Pea meeles, et eukarüootides katkestatakse geenid DNA molekulis mittekodeerivate piirkondade poolt, mida nimetatakse introniteks, mis tuleb kõrvaldada.

Reaktsioon splaissimine integreerib kaks järjestikust etappi: nukleofiilne rünnak 5 'lõigatud tsoonis interaktsiooni teel adoniini jäägiga, mis on külgnev introni 3'-tsooniga (läbipääs, mis vabastab eksoni), millele järgneb eksonite liitumine.

Viited

  1. Brachet, J. (2012). Molekulaarne tsütoloogia V2: rakkude interaktsioonid. Elsevier.
  2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). Raku tuuma funktsionaalne korraldus ja dünaamika. Piirid taimeteaduses, 5, 378.
  3. Jiménez García, L. F. (2003). Rakuline ja molekulaarbioloogia. Pearson Education of Mexico.
  4. Lammerding, J. (2011). Nucleuse mehaanika. Üldine füsioloogia, 1 (2), 783-807.
  5. Pederson, T. (2000). Pool sajandit "Tuuma-maatriks". Raku molekulaarbioloogia, 11(3), 799-805.
  6. Pederson, T. (2011). Tuum tutvustati. Külma kevadise sadama perspektiivid bioloogias, 3(5), a000521.
  7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histoloogia. Ed. Panamericana Medical.