Nukleoplazma: charakteristikos, struktūra ir funkcijos

Nukleoplazma yra medžiaga, kurioje DNR ir kitos branduolinės struktūros, pvz., Branduoliai, yra panardintos. Ji yra atskirta nuo ląstelių citoplazmos pagrindine membrana, tačiau ji gali keistis medžiagomis per branduolines poras.

Jos pagrindiniai komponentai yra vanduo ir daugybė cukrų, jonų, amino rūgščių ir baltymų bei fermentų, dalyvaujančių genų reguliavime, tarp šių daugiau kaip 300 baltymų, išskyrus histonus. Tiesą sakant, jo sudėtis yra panaši į ląstelių citoplazmos sudėtį.

Nukleotidai taip pat randami šiame branduoliniame skystyje, ty „blokuose“, kurie naudojami DNR ir RNR statybai, naudojant fermentus ir kofaktorius. Kai kuriose didelėse ląstelėse, pvz., Acetabuliarijoje, nukleoplazma yra aiškiai matoma.

Anksčiau buvo manoma, kad nukleoplazma susideda iš amorfinės masės, uždarytos į branduolį, išskyrus chromatiną ir branduolį. Tačiau nukleoplazmoje yra baltymų tinklas, atsakingas už chromatino ir kitų branduolio komponentų, vadinamų branduoline matrica, organizavimą.

Nauji metodai sugebėjo geriau pavaizduoti šį komponentą ir nustatyti naujas struktūras, tokias kaip intranukleáris lakštai, baltymų gijos, atsirandančios iš branduolinių porų, ir RNR apdorojimo mašinos.

Bendrosios charakteristikos

Nukleoplazma, dar vadinama "branduolių sultimis" arba karioplazma, yra protoplazminis koloidas, turintis panašias savybes kaip ir citoplazma, santykinai tankus ir turtingas įvairių biomolekulių, daugiausia baltymų.

Šioje medžiagoje yra chromatinas ir vienas ar du korpusai, vadinami nucleoli. Be to, šiame skystyje yra ir kitų didelių struktūrų, tokių kaip Cajal kūnai, PML kūnai, spiraliniai kūnai arba branduolinės spalvos .

Cajalo kūnuose būtinos struktūros koncentruojamos, norint apdoroti pasiuntinių preRNR ir transkripcijos faktorius.

Atrodo, kad branduoliniai taškeliai yra panašūs į Cajalo kūnus, jie yra labai dinamiški ir pereina į regionus, kuriuose yra transkripcija.

PML kūnai yra vėžio ląstelių žymenys, nes jie padidina jų skaičių nepaprastai per branduolį.

Taip pat yra daug branduolinių kūnų su sferiniu pavidalu, kurių skersmuo yra nuo 0, 5 iki 2 μm, susidedantis iš globulų arba fibrilių, kurios, nors ir apie jas pranešta sveikose ląstelėse, jų dažnis patologinėse struktūrose yra daug didesnis.

Toliau aprašomos svarbiausios branduolinės struktūros, kurios yra įterptos į nukleoplazmą:

Nucleoli

Branduolys yra išskirtinė sferinė struktūra, esanti ląstelių branduolio viduje ir nėra ribojama jokios rūšies biomembranų, kurie juos atskiria nuo likusios nukleoplazmos.

Jis sudarytas regionuose, vadinamuose NOR ( chromosomų branduolių organizatorių regionai ), kuriuose yra ribosomų koduojančios sekos. Šie genai randami specifiniuose chromosomų regionuose.

Konkrečiu atveju žmonės yra organizuojami 13, 14, 15, 21 ir 22 chromosomų palydovų regionuose.

Branduolyje yra daug neatskiriamų procesų, tokių kaip ribosomų sudarančių subvienetų transkripcija, apdorojimas ir surinkimas.

Kita vertus, neatsižvelgiant į savo tradicinę funkciją, neseniai atliktais tyrimais nustatyta, kad branduolys yra susijęs su vėžinių ląstelių slopinančiais proteinais, ląstelių ciklo reguliatoriais ir virusų dalelių proteinais.

Branduolinės teritorijos

DNR molekulė nėra atsitiktinai išsklaidyta ląstelių nukleoplazmoje, ji organizuojama labai specifiniu ir kompaktišku būdu su baltymų rinkiniu, labai konservuotu per evoliuciją, vadinamą histonais.

DNR organizavimo procesas leidžia į mikroskopinę struktūrą pristatyti beveik keturis metrus genetinės medžiagos.

Šis genetinės medžiagos ir baltymų ryšys vadinamas chromatinu. Tai organizuojama regionuose ar domenuose, apibrėžtuose nukleoplazmoje, galinti atskirti du tipus: euchromatiną ir heterochromatiną.

Eukromatinas yra mažiau kompaktiškas ir apima genus, kurių transkripcija yra aktyvi, nes transkripcijos faktoriai ir kiti baltymai turi prieigą prie jo, palyginti su heterochromatinu, kuris yra labai kompaktiškas.

Heterochromatino regionai yra periferijoje ir euchromatinas yra labiau branduolio centre, taip pat arti branduolinių porų.

Tokiu pat būdu chromosomos pasiskirsto konkrečiose branduolio zonose, vadinamose chromosomų teritorijomis. Kitaip tariant, chromatinas atsitiktinai neužsidega nukleoplazmoje.

Branduolinė matrica

Atrodo, kad skirtingų branduolinių skyrių organizavimą lemia branduolinė matrica.

Tai vidinė branduolio struktūra, susidedanti iš lapo, susieto su branduolinių porų kompleksais, nukleolinių liekanų ir pluoštinių ir granuliuotų struktūrų rinkiniu, kurie yra paskirstyti visame branduolyje, užimantiems didelį jo kiekį.

Tyrimai, bandę apibūdinti matricą, parodė, kad yra pernelyg įvairi apibrėžti jos biocheminę ir funkcinę konstituciją.

Plokštelė yra tam tikras baltymų sudėtinis sluoksnis, apimantis nuo 10 iki 20 nm, ir yra lygus vidiniam pagrindinės membranos paviršiui. Baltymų konstitucija kinta priklausomai nuo tiriamosios taksonominės grupės.

Baltymai, kurie sudaro lapą, yra panašūs į tarpinius pluoštus ir, be branduolinio signalizavimo, jie turi rutulinius ir cilindrinius regionus.

Kalbant apie vidinę branduolinę matricą, jame yra daug baltymų, turinčių RNS ir kitų RNR tipų jungimosi vietą. Šioje vidinėje matricoje vyksta DNR replikacija, ne-nukleolinė transkripcija ir pirminio RNSR transkripcijos apdorojimas.

Nukleoskeletas

Branduolio viduje yra struktūros, panašios į citozeloną ląstelėse, vadinamose nukleoskeletais, sudarytomis iš baltymų, tokių kaip aktinas, αII-spektrinas, miozinas ir milžinas baltymas, vadinamas titinu. Tačiau šios struktūros egzistavimą vis dar aptaria mokslininkai.

Struktūra

Nukleoplazma yra želatinė medžiaga, kurioje galima išskirti įvairias pirmiau minėtas branduolines struktūras.

Vienas iš pagrindinių nukleoplazmos komponentų yra ribonukleoproteinai, susidedantys iš baltymų ir RNR, kurį sudaro regionas, turintis daug aromatinių amino rūgščių, turinčių afinitetą RNR.

Branduolyje randami ribonukleoproteinai yra vadinami mažais branduoliniais ribonukleoproteinais.

Biocheminė sudėtis

Cheminė nukleoplazmos sudėtis yra sudėtinga, įskaitant sudėtingas biomolekules, tokias kaip branduoliniai baltymai ir fermentai, taip pat neorganiniai junginiai, tokie kaip druskos ir mineralai, tokie kaip kalis, natris, kalcis, magnis ir fosforas.

Kai kurie iš šių jonų yra būtini fermentų, replikuojančių DNR, kofaktoriai. Jame taip pat yra ATP (adenozino trifosfatas) ir acetilo koenzimo A.

Nukleoplazmoje yra įdėta daug fermentų, reikalingų nukleino rūgščių, tokių kaip DNR ir RNR, sintezei. Tarp svarbiausių yra, be kita ko, DNR polimerazė, RNR polimerazė, NAD sintetazė, piruvato kinazė.

Vienas iš gausiausių baltymų nukleoplazmoje yra nukleoplastika, kuri yra rūgštis ir pentamerinis baltymas, kurio galvos ir uodegos yra nevienodos. Jo rūgšties savybė sugeba apsaugoti histonuose esančius teigiamus krūvius ir sugeba susieti su nukleozomu.

Nukleosomos yra tos struktūros, panašios į karoliukų karoliukus, susidarančias DNR sąveikos su histonais. Šioje pusiau pusiau matricoje taip pat aptiktos mažos lipidinio pobūdžio molekulės.

Funkcijos

Nukleoplazma yra matrica, kurioje vyksta daug esminių reakcijų, kad branduolys ir ląstelė veiktų tinkamai. Tai vieta, kur vyksta DNR, RNR ir ribosomų subvienetų sintezė.

Jis veikia kaip „čiužinys“, kuris apsaugo joje įmerktas struktūras, taip pat suteikia galimybę transportuoti medžiagas.

Jis tarnauja kaip suspensijos tarpinė medžiaga branduolinėms struktūroms ir, be to, padeda išlaikyti stabilią pagrindinę formą, suteikdama jai standumą ir kietumą.

Buvo įrodyta, kad nukleoplazmoje yra keli metaboliniai keliai, kaip ir ląstelių citoplazmoje. Šiuose biocheminiuose keliuose yra glikolizė ir citrinų rūgšties ciklas.

Taip pat pranešta apie pentozės fosfato kelius, dėl kurių branduoliui atsiranda pentozė. Taip pat branduolys yra NAD + sintezės zona, kuri veikia kaip dehidrogenazių koenzimai.

Žiniasklaidos pirminio apdorojimo apdorojimas

Pre-mRNR apdorojimas vyksta nukleoplazmoje ir reikalauja mažų nukleoliarinių ribonukleoproteinų, sutrumpintų kaip snRNP.

Iš tiesų, viena iš svarbiausių aktyvių veiklų, vykstančių eukariotinėje nukleoplazmoje, yra brandžių pasiuntinių RNR sintezė, apdorojimas, transportavimas ir eksportas.

Ribonukleoproteinai yra sugrupuoti, kad sudarytų spliceosome arba splicing kompleksą, kuris yra katalizinis centras, atsakingas už intronų pašalinimą iš pasiuntinio RNR. RNR molekulių, turinčių didelį uracilo kiekį, serija yra atsakinga už intronų atpažinimą.

Spliciosoma susideda iš maždaug penkių mažų nukleolinių RNR donominuotų snRNA U1, U2, U4 / U6 ir U5, be kitų baltymų dalyvavimo.

Prisiminkite, kad eukariotuose genai pertraukiami DNR molekulėje nekoduojančiais regionais, vadinamais intronais, kurie turi būti pašalinti.

Sujungimo reakcija integruoja du iš eilės einančius žingsnius: nukleofilinį ataka 5 'pjovimo zonoje, sąveikaujant su adenozino liekanomis, esančiomis gretimoje introno 3' zonoje (išėjimas, kuris išskiria eksoną), po kurio seka egzonai.