Nukleoplasman ominaisuudet, rakenne ja toiminnot



nucleoplasma se on aine, jossa DNA ja muut ydinrakenteet, kuten nukleiinit, upotetaan. Se erotetaan solusytoplasmasta ydinkalvon avulla, mutta se voi vaihtaa materiaaleja sen kanssa ydinhuokosten läpi.

Sen pääkomponentit ovat vesi ja useita sokereita, ioneja, aminohappoja ja proteiineja ja entsyymejä, jotka osallistuvat geenisääntelyyn, näiden joukossa yli 300 proteiinia, muut kuin histonit. Itse asiassa sen koostumus on samanlainen kuin solun sytoplasmassa.

Nukleotideja löytyy myös tässä ydinnestes- sä, jotka ovat "lohkoja", joita käytetään DNA: n ja RNA: n rakentamiseen entsyymien ja kofaktorien avulla. Joissakin suurissa soluissa, kuten vuonna Acetabularia, Nukleoplasma on selvästi näkyvissä.

Aiemmin ajateltiin, että nukleoplasma koostui amorfisesta massasta, joka oli suljettu ytimeen, lukuun ottamatta kromatiinia ja nukleiinia. Nukleoplasman sisällä on kuitenkin proteiiniverkko, joka vastaa kromatiinin ja muiden ydinalan komponenttien järjestämisestä, nimeltään ydinmatriisi.

Uudet tekniikat ovat onnistuneet havainnollistamaan tämän komponentin paremmin ja tunnistamaan uusia rakenteita, kuten intranukleaarisia arkkeja, proteiinifilamentteja, jotka syntyvät ydinhuokosista ja RNA-prosessointikoneista..

indeksi

  • 1 Yleiset ominaisuudet
    • 1.1 Nucleoli
    • 1.2 Ydinalan alueet
    • 1.3 Ydinmatriisi
    • 1.4 Nukleoskeleton
  • 2 Rakenne
    • 2.1 Biokemiallinen koostumus
  • 3 Toiminnot
    • 3.1 Messengerin esikäsittely
  • 4 Viitteet

Yleiset ominaisuudet

Nukleoplasma, jota kutsutaan myös "ydinmehuksi" tai karioplasmaksi, on protoplasminen kolloidi, jolla on samanlaiset ominaisuudet kuin sytoplasmalla, suhteellisen tiheä ja runsaasti erilaisia ​​biomolekyylejä, pääasiassa proteiineja..

Tässä aineessa on kromatiini ja yksi tai kaksi verisuonia, joita kutsutaan nukleiiniksi. Tässä fluidissa on myös muita valtavia rakenteita, kuten Cajalin kappaleita, PML-elimiä, spiraalikappaleita tai pilkut mm.

Cajalin ruumiissa on väkevöity tarpeelliset rakenteet preRNA-viestien ja transkriptiotekijöiden käsittelemiseksi.

pilkut Ydinsolut näyttävät olevan samanlaisia ​​kuin Cajalin elimet, ne ovat hyvin dynaamisia ja siirtyvät alueille, joissa transkriptio on aktiivinen.

PML-elimet näyttävät olevan syöpäsolumarkkereita, koska ne lisäävät niiden määrää uskomattomasti ytimen sisällä.

On olemassa myös joukko nukleolareja, joiden halkaisija on 0,5 - 2 μm ja jotka koostuvat pallokkeista tai fibrilleistä, jotka, vaikka niitä on raportoitu terveissä soluissa, niiden tiheys on paljon suurempi patologisissa rakenteissa..

Seuraavassa kuvataan tärkeimmät ydinrakenteet, jotka on upotettu nukleoplasmaan:

tumajyväsiä

Nukleoli on erinomainen sfäärinen rakenne, joka sijaitsee solujen ytimen sisällä ja jota ei rajata minkäänlaista biomembraania, joka erottaa ne muusta nukleoplasmasta..

Se on muodostettu NOR-alueilla (kromosomaaliset nukleolaariset järjestäjän alueet) missä ribosomeja koodaavat sekvenssit sijaitsevat. Nämä geenit löytyvät kromosomien tietyistä alueista.

Ihmisten erityistapauksessa ne on järjestetty kromosomien 13, 14, 15, 21 ja 22 satelliittialueille.

Nukleolussa esiintyy useita välttämättömiä prosesseja, kuten ribosomeja muodostavien alayksiköiden transkriptio, käsittely ja kokoonpano..

Toisaalta äskettäin tehdyissä tutkimuksissa on perinteisen tehtävänsä ohella todettu, että nukleolus liittyy syöpäsolujen suppressoiviin proteiineihin, solusyklin säätelijöihin ja viruspartikkeleista peräisin oleviin proteiineihin..

Ydinalan alueet

DNA-molekyyliä ei dispergoitu satunnaisesti solunukleoplasmaan, se on järjestetty erittäin spesifisellä ja kompak- tiivisella tavalla proteiiniryhmällä, joka on hyvin konservoitunut koko evoluutioksi, jota kutsutaan histoneiksi..

DNA-organisaatioprosessin avulla voidaan viedä mikroskooppiseen rakenteeseen lähes neljä metriä geneettistä materiaalia.

Tätä geneettisen materiaalin ja proteiinin yhdistelmää kutsutaan kromatiiniksi. Tämä on järjestetty alueille tai domeeneille, jotka on määritelty nukleoplasmassa, jolloin ne voivat erottaa kaksi tyyppiä: euchromatiini ja heterokromatiini.

Eukromatiini on vähemmän kompakti ja sisältää geenejä, joiden transkriptio on aktiivinen, koska transkriptiotekijöillä ja muilla proteiineilla on pääsy siihen verrattuna heterokromatiiniin, joka on erittäin kompakti..

Heterokromatiini-alueet sijaitsevat perifeerissä ja euchromatiini enemmän ytimen keskellä ja myös lähellä ydinhuokosia.

Samalla tavalla kromosomit jakautuvat tiettyihin vyöhykkeisiin, jotka ovat kromosomaalisia alueita. Toisin sanoen kromatiini ei ole kelluva satunnaisesti nukleoplasmassa.

Ydinmatriisi

Eri ydinalueiden organisaatio näyttää ydinmatriisin sanelulta.

Se on ytimen sisäinen rakenne, joka koostuu levystä, joka on kytketty ydinhuokoskomplekseihin, nukleolaarisiin tähteisiin ja kuitu- ja rakeisten rakenteiden joukkoon, jotka jakautuvat koko ytimessä, ja joilla on merkittävä määrä samaa.

Tutkimukset, jotka ovat yrittäneet karakterisoida matriisia, ovat johtaneet siihen, että sen biokemiallinen ja toiminnallinen rakenne on liian monimuotoista..

Levy on eräänlainen proteiinikomposiittikerros, joka ulottuu 10 - 20 nm: iin ja on rinnakkain ydinkalvon sisäpinnan kanssa. Proteiinin rakenne vaihtelee riippuen tutkitusta taksonomisesta ryhmästä.

Arkin muodostavat proteiinit ovat samankaltaisia ​​kuin välituotekalvot, ja niillä on ydinsignaalin lisäksi pallomaisia ​​ja sylinterimäisiä alueita.

Sisäisen ydinmatriisin osalta se sisältää suuren määrän proteiineja, joissa on sidospaikka messenger-RNA: lle ja muille RNA-tyypeille. DNA-replikaatio, ei-nukleolarinen transkriptio ja transkription jälkeinen messenger-preRNA-käsittely tapahtuu tässä sisäisessä matriisissa.

nucleoskeleton

Ytimessä on rakenne, joka on verrattavissa soluskeletoon soluissa, joita kutsutaan nukleoskeletoniksi, joka koostuu proteiineista, kuten aktiini, aII-spektriini, myosiini ja jättiläinen proteiini, nimeltään titiini. Tutkijat ovat kuitenkin keskustelleet tämän rakenteen olemassaolosta.

rakenne

Nukleoplasma on gelatiiniaine, jossa voit erottaa edellä mainitut erilaiset ydinrakenteet.

Yksi nukleoplasman pääkomponenteista on ribonukleoproteiinit, jotka koostuvat proteiineista ja RNA: sta, joka koostuu alueesta, jossa on runsaasti aromaattisia aminohappoja ja joilla on affiniteetti RNA: han.

Ytimessä esiintyviä ribonukleoproteiineja kutsutaan spesifisesti pieniksi ydin ribonukleoproteiineiksi.

Biokemiallinen koostumus

Nukleoplasman kemiallinen koostumus on monimutkainen, mukaan lukien monimutkaiset biomolekyylit, kuten proteiinit ja ydinentsyymit, sekä epäorgaaniset yhdisteet, kuten suolat ja mineraalit, kuten kalium, natrium, kalsium, magnesium ja fosfori.

Jotkut näistä ioneista ovat välttämättömiä kofaktoreita DNA: ta replikoivista entsyymeistä. Se sisältää myös ATP: tä (adenosiinitrifosfaatti) ja asetyylikent- syymiä A.

Nukleoplasmassa on upotettu joukko entsyymejä, jotka ovat välttämättömiä nukleiinihappojen, kuten DNA: n ja RNA: n synteesille. Tärkeimpiä ovat muun muassa DNA-polymeraasi, RNA-polymeraasi, NAD-syntetetaasi, pyruvaattikinaasi.

Yksi ydinsisäisistä proteiineista nukleoplasmassa on nukleoplastia, joka on hapan ja pentameerinen proteiini, jolla on epätasaiset domeenit pään ja hännän päällä. Sen happoominaisuus pystyy suojaamaan histoneissa esiintyvät positiiviset varaukset ja onnistuvat liittymään nukleosomiin.

Nukleosomit ovat sellaisia ​​rakenteita, jotka ovat samanlaisia ​​kuin kaulakorun helmiä, jotka muodostuvat DNA: n ja histonien vuorovaikutuksesta. Pieniä molekyylejä, joilla on lipidityyppiä, on myös havaittu kelluvan tässä puoliautomaattisessa matriisissa.

tehtävät

Nukleoplasma on matriisi, jossa joukko olennaisia ​​reaktioita tapahtuu ytimen ja solun oikean toiminnan kannalta. Se on paikka, jossa syntyy DNA-, RNA- ja ribosomaalisia alayksiköitä.

Se toimii eräänlaisena "patjana", joka suojaa siihen upotetut rakenteet ja tarjoaa materiaalien kuljetusvälineen..

Se toimii suspensioväliaineena ydinperäisissä rakenteissa ja lisäksi auttaa ylläpitämään vakaan ytimen muodon, joka antaa sille jäykkyyden ja kovuuden.

Useiden metabolisten reittien olemassaolo nukleoplasmassa on osoitettu, kuten solusytoplasmassa. Näissä biokemiallisissa reiteissä on glykolyysia ja sitruunahapposykliä.

Pentoosifosfaatin reittiä on myös raportoitu, mikä antaa pentoosille ytimen. Samalla tavalla ydin on NAD: n synteesivyöhyke+, joka toimii dehydrogenaasien koentsyyminä.

Messengerin esikäsittelyn käsittely

Pre-mRNA: n käsittely tapahtuu nukleoplasmassa ja vaatii pieniä nukleolaribonoproteiineja, joita lyhennetään nimellä snRNP.

Itse asiassa yksi tärkeimmistä aktiivisista aktiivisuuksista, joita esiintyy eukaryoottisessa nukleoplasmassa, on kypsien messenger-RNA: iden synteesi, käsittely, kuljetus ja vienti..

Ribonukleoproteiinit ryhmitellään muodostamaan spliceosome- tai splaissikompleksi, joka on katalyyttinen keskus, joka vastaa intronien poistamisesta messenger-RNA: sta. Sarja RNA-molekyylejä, joilla on korkea urasiilipitoisuus, on vastuussa intronien tunnistamisesta.

Spliciosome koostuu noin viidestä pienestä nukleolarisesta RNA: sta, jotka on donomisoitu snRNA U1, U2, U4 / U6 ja U5 muiden proteiinien osallistumisen lisäksi..

Muista, että eukaryooteissa geenit keskeytetään DNA-molekyylissä ei-koodaavilla alueilla, joita kutsutaan introneiksi, jotka on poistettava.

Reaktio liitos integroi kaksi peräkkäistä vaihetta: nukleofiilinen hyökkäys 5'-leikkausvyöhykkeellä vuorovaikutuksessa intronin 3'-vyöhykkeen vieressä olevan adenosiinitähteen kanssa (kanava, joka vapauttaa eksonin), jota seuraa eksonien liitos.

viittaukset

  1. Brachet, J. (2012). Molekyylisytologia V2: solujen vuorovaikutus. Elsevier.
  2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). Solun ytimen toiminnallinen organisaatio ja dynamiikka. Kasvien tieteiden rajat, 5, 378.
  3. Jiménez García, L. F. (2003). Solu- ja molekyylibiologia. Pearson Education of Mexico.
  4. Lammerding, J. (2011). Nucleuksen mekaniikka. Kattava fysiologia, 1 (2), 783-807.
  5. Pederson, T. (2000). Puolen vuosisadan "ydinmatriisi". Solun molekyylibiologia, 11(3), 799 - 805.
  6. Pederson, T. (2011). Nucleus esiteltiin. Cold Spring Harbor -näkymät biologiassa, 3(5), a000521.
  7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). histologia. Ed. Panamericana Medical.