НУКЛЕОПЛАЗМА: ХАРАКТЕРИСТИКА, СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ - АНАТОМИЯ И ПСИХОЛОГИЯ - 2025

Нуклеоплазма является веществом , в котором ДНК и другие ядерные структуры, такие как ядрышки, заделаны. Он отделяется от цитоплазмы клетки через мембрану ядра, но может обмениваться с ней материалами через ядерные поры.

Его компонентами в основном являются вода и ряд сахаров, ионов, аминокислот, белков и ферментов, участвующих в регуляции генов, среди которых более 300 белков, помимо гистонов. Фактически, его состав аналогичен составу цитоплазмы клетки.

В этой ядерной жидкости также находятся нуклеотиды, которые являются «строительными блоками», используемыми для создания ДНК и РНК с помощью ферментов и кофакторов. В некоторых крупных клетках, например в вертлужной впадине, хорошо видна нуклеоплазма.

Ранее считалось, что нуклеоплазма состоит из аморфной массы, заключенной в ядре, за исключением хроматина и ядрышка. Однако внутри нуклеоплазмы есть белковая сеть, отвечающая за организацию хроматина и других компонентов ядра, называемая ядерным матриксом.

Новые методы позволили лучше визуализировать этот компонент и идентифицировать новые структуры, такие как внутриядерные листы, белковые нити, выходящие из ядерных пор, и механизмы обработки РНК.

Общие характеристики

Нуклеоплазма, также называемая «ядерным соком» или кариоплазмой, представляет собой протоплазматический коллоид со свойствами, аналогичными цитоплазме, относительно плотный и богатый различными биомолекулами, в основном белками.

В этом веществе обнаружены хроматин и одно или два тельца, называемые ядрышками. В этой жидкости есть также другие огромные структуры, такие как тела Кахаля, тела PML, спиральные тела или ядерные спеклы, среди прочего.

Структуры, необходимые для процессинга матричной преРНК и факторов транскрипции, сосредоточены в тельцах Кахаля.

Ядерные спеклы похожи на тельца Кахаля, они очень динамичны и перемещаются в области, где активна транскрипция.

Тела ПМЛ, по-видимому, являются маркерами раковых клеток, поскольку они невероятно увеличивают их количество в ядре.

Существует также серия сферических ядрышковых тел диаметром от 0,5 до 2 мкм, состоящих из глобул или фибрилл, которые, хотя и были обнаружены в здоровых клетках, их частота намного выше в патологических структурах.

Наиболее важные ядерные структуры, встроенные в нуклеоплазму, описаны ниже:

Ядрышки

Ядрышко - это выдающаяся сферическая структура, расположенная внутри ядра клеток и не ограниченная каким-либо типом биомембраны, отделяющей их от остальной нуклеоплазмы.

Он состоит из областей, называемых ЯОР (хромосомные области-организаторы ядрышек), в которых расположены последовательности, кодирующие рибосомы. Эти гены находятся в определенных областях хромосом.

В конкретном случае человека они организованы в сателлитных областях хромосом 13, 14, 15, 21 и 22.

В ядрышке происходит ряд важных процессов, таких как транскрипция, процессинг и сборка субъединиц, из которых состоят рибосомы.

С другой стороны, оставив в стороне его традиционную функцию, недавние исследования показали, что ядрышко связано с белками-супрессорами раковых клеток, регуляторами клеточного цикла и белками вирусных частиц.

Субъядерные территории

Молекула ДНК не распределена случайным образом в нуклеоплазме клетки, она организована высокоспецифичным и компактным образом с набором высококонсервативных белков, называемых гистонами на протяжении всей эволюции.

Процесс организации ДНК позволяет ввести почти четыре метра генетического материала в микроскопическую структуру.

Эта ассоциация генетического материала и белка называется хроматином. Он организован в области или домены, определенные в нуклеоплазме, и можно выделить два типа: эухроматин и гетерохроматин.

Эухроматин менее компактен и включает гены, транскрипция которых активна, поскольку факторы транскрипции и другие белки имеют к нему доступ, в отличие от гетерохроматина, который очень компактен.

Области гетерохроматина находятся на периферии, а эухроматин ближе к центру ядра, а также близко к ядерным порам.

Точно так же хромосомы распределены в определенных областях ядра, называемых хромосомными территориями. Другими словами, хроматин не плавает случайным образом в нуклеоплазме.

Ядерная матрица

Кажется, что организация различных ядерных отсеков продиктована ядерной матрицей.

Это внутренняя структура ядра, состоящая из листа, связанного с комплексами ядерных пор, ядрышковых остатков и набора волокнистых и зернистых структур, которые распределены по ядру, занимая его значительный объем.

Исследования, которые пытались охарактеризовать матрицу, пришли к выводу, что она слишком разнообразна, чтобы определять ее биохимический и функциональный состав.

Пластинка представляет собой своего рода слой, состоящий из белков, размер которого варьируется от 10 до 20 нм и прилегает к внутренней поверхности основной мембраны. Состав белков варьируется в зависимости от изучаемой таксономической группы.

Белки, составляющие пластинку, похожи на промежуточные филаменты и, помимо ядерной передачи сигналов, обладают глобулярными и цилиндрическими областями.

Что касается внутреннего ядерного матрикса, он содержит большое количество белков с сайтом связывания для информационной РНК и других типов РНК. В этом внутреннем матриксе происходит репликация ДНК, безъядрышковая транскрипция и посттранскрипционный процессинг преРНК.

Нуклеоскелет

Внутри ядра есть структура, сравнимая с цитоскелетом в клетках, называемая нуклеоскелетом, состоящая из таких белков, как актин, αII-спектрин, миозин и гигантский белок, называемый тайтином. Однако существование этой структуры до сих пор обсуждается исследователями.

Структура

Нуклеоплазма представляет собой студенистое вещество, в котором можно выделить различные ядерные структуры, упомянутые выше.

Одним из основных компонентов нуклеоплазмы являются рибонуклеопротеины, состоящие из белков и РНК, состоящей из области, богатой ароматическими аминокислотами, имеющими сродство к РНК.

Рибонуклеопротеины, обнаруженные в ядре, конкретно называются малыми ядерными рибонуклеопротеидами.

Биохимический состав

Химический состав нуклеоплазмы сложен, включая сложные биомолекулы, такие как ядерные белки и ферменты, а также неорганические соединения, такие как соли и минералы, такие как калий, натрий, кальций, магний и фосфор.

Некоторые из этих ионов являются незаменимыми кофакторами ферментов, реплицирующих ДНК. Он также содержит АТФ (аденозинтрифосфат) и ацетилкофермент А.

В нуклеоплазму встроен ряд ферментов, необходимых для синтеза нуклеиновых кислот, таких как ДНК и РНК. Среди наиболее важных - ДНК-полимераза, РНК-полимераза, НАД-синтетаза, пируваткиназа и другие.

Одним из наиболее распространенных белков нуклеоплазмы является нуклеопластим, кислотный пентамерный белок, имеющий неравные домены в голове и хвосте. Его кислотная характеристика позволяет экранировать положительные заряды, присутствующие в гистонах, и связываться с нуклеосомой.

Нуклеосомы - это бусинки на ожерелье, образованные взаимодействием ДНК с гистонами. Также были обнаружены небольшие молекулы липидов, плавающие в этой полуводной матрице.

Характеристики

Нуклеоплазма - это матрица, в которой происходит ряд важных реакций для правильного функционирования ядра и клетки в целом. Это место, где происходит синтез ДНК, РНК и рибосомных субъединиц.

Он работает как своего рода «матрас», который защищает погруженные в него конструкции, а также служит средством транспортировки материалов.

Он служит промежуточным звеном суспензии для субъядерных структур, а также помогает сохранять форму ядра стабильной, придавая ему жесткость и прочность.

Было продемонстрировано существование нескольких метаболических путей в нуклеоплазме, как и в цитоплазме клетки. Эти биохимические пути включают гликолиз и цикл лимонной кислоты.

Также сообщалось о пентозофосфатном пути, который способствует пентозам в ядре. Таким же образом ядро ​​является зоной синтеза НАД ⁺ , который функционирует как коферменты дегидрогеназ.

Обработка преРНК в мессенджере

Процессинг пре-мРНК происходит в нуклеоплазме и требует присутствия небольших ядрышковых рибонуклеопротеидов, сокращенно snRNP.

Действительно, одна из наиболее важных активных активностей, которые происходят в нуклеоплазме эукариот, - это синтез, процессинг, транспорт и экспорт зрелых информационных РНК.

Рибонуклеопротеины группируются вместе, образуя сплайсосомы или сплайсинговый комплекс, который является каталитическим центром, ответственным за удаление интронов из информационной РНК. За распознавание интронов отвечает серия молекул РНК с высоким содержанием урацила.

Сплициосома состоит из примерно пяти небольших ядрышковых РНК, называемых мяРНК U1, U2, U4 / U6 и U5, в дополнение к участию других белков.

Давайте вспомним, что у эукариот гены прерываются в молекуле ДНК некодирующими участками, называемыми интронами, которые необходимо удалить.

Реакция сплайсинга объединяет два последовательных этапа: нуклеофильная атака в зоне 5'-разреза путем взаимодействия с остатком аденозина, примыкающим к 3'-зоне интрона (этап, на котором высвобождается экзон), с последующим объединением экзонов.

Ссылки

1. Браше, Дж. (2012). Молекулярная цитология V2: клеточные взаимодействия. Elsevier.
2. Го, Т., и Фанг, Ю. (2014). Функциональная организация и динамика ядра клетки. Границы растениеводства, 5, 378.
3. Хименес Гарсия, LF (2003). Клеточная и молекулярная биология. Pearson Education Мексики.
4. Ламмердинг, Дж. (2011). Механика ядра. Комплексная физиология, 1 (2), 783–807.
5. Педерсон, Т. (2000). Полвека «Ядерной матрицы». Молекулярная биология клетки, 11 (3), 799–805.
6. Педерсон, Т. (2011). Представлено ядро. Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии, 3 (5), a000521.
7. Велш, У., и Соботта, Дж. (2008). Гистология. Panamerican Medical Ed.