Nukleoplasmaegenskaber, struktur og funktioner



den nucleoplasma det er substansen, hvor DNA og andre nukleare strukturer, såsom nucleoli, er nedsænket. Det er adskilt fra den cellulære cytoplasma ved hjælp af kernemembranen, men den kan udveksle materialer med den gennem nukleare porer.

Dens hovedkomponenter er vand og en række sukkerarter, ioner, aminosyrer og proteiner og enzymer involveret i genregulering blandt disse mere end 300 proteiner bortset fra histoner. Faktisk svarer sammensætningen til den cellulære cytoplasma.

Nucleotider findes også inden for denne nukleare væske, som er de "blokke", der anvendes til konstruktion af DNA og RNA, ved hjælp af enzymer og cofaktorer. I nogle store celler, som i Acetabularia, nukleoplasma er tydeligt synlig.

Tidligere blev det antaget, at nukleoplasmaet bestod af en amorf masse indesluttet i kernen, undtagen chromatin og nukleolus. Imidlertid er inde i nukleoplasma et protein netværk, der er ansvarlig for at organisere kromatin og andre komponenter i kernen, kaldet nuklear matrix.

De nye teknikker har formået at bedre visualisere denne komponent og identificere nye strukturer som intranukleære ark, proteinfibre, der kommer fra atomporerne og RNA-processormaskinerne..

indeks

  • 1 Generelle egenskaber
    • 1.1 Nucleoli
    • 1.2 Subnuclear områder
    • 1.3 Nukleær matrix
    • 1.4 Nucleoskeleton
  • 2 struktur
    • 2.1 biokemisk sammensætning
  • 3 funktioner
    • 3.1 Behandling af messenger preARN
  • 4 referencer

Generelle egenskaber

Nukleoplasma, også kaldet "nuklear juice" eller carioplasma, er et protoplasmisk kolloid med lignende egenskaber til cytoplasma, relativt tæt og rig på forskellige biomolekyler, hovedsageligt proteiner..

I dette stof er kromatin og en eller to legemer kaldet nucleoli. Der er også andre enorme strukturer i denne væske, såsom Cajal-kroppe, PML-legemer, spirallegemer eller prikker nukleare, blandt andre.

I Cajals legemer koncentreres de nødvendige strukturer til behandling af preRNA-messengers og transkriptionsfaktorer.

den prikker Kerneceller ser ud til at ligne Cajals legemer, de er meget dynamiske og bevæger sig mod regioner, hvor transkription er aktiv.

PML-organerne synes at være cancercellemarkører, da de øger deres antal utroligt inden for kernen.

Der er også en række nukleolære legemer med sfærisk form, der ligger mellem 0,5 og 2 μm i diameter, sammensat af kugler eller fibriller, der, selvom de er blevet rapporteret i raske celler, er deres frekvens meget højere i patologiske strukturer.

De mest relevante nukleare strukturer, der er indlejret i nukleoplasma, er beskrevet nedenfor:

nukleoler

Nucleolus er en fremragende sfærisk struktur placeret inde i cellerne og er ikke afgrænset af nogen form for biomembran, der adskiller dem fra resten af ​​nukleoplasmaet..

Det er sammensat i regioner kaldet NORs (kromosomale nukleolare organiseringsområder) hvor sekvenserne der koder for ribosomer er placeret. Disse gener findes i specifikke områder af kromosomerne.

I det specifikke tilfælde af mennesker er de organiseret i satellitregionerne af kromosomer 13, 14, 15, 21 og 22.

En række uundværlige processer forekommer i nukleoluset, såsom transskription, behandling og samling af de underenheder, der udgør ribosomerne..

På den anden side, efterladt sin traditionelle funktion, har nyere studier fundet, at nukleolus er relateret til suppressive proteiner af cancerceller, regulatorer af cellecyklussen og proteiner fra virale partikler..

Subnuclear territorier

DNA-molekylet er ikke tilfældigt dispergeret i den cellulære nukleoplasma, den er organiseret på en meget specifik og kompakt måde med et sæt proteiner, der er stærkt bevarede i hele evolutionen kaldet histoner..

DNA organisationsprocessen giver mulighed for at introducere næsten fire meter genetisk materiale i en mikroskopisk struktur.

Denne sammenslutning af genetisk materiale og protein kaldes chromatin. Dette er organiseret i regioner eller domæner defineret i nukleoplasmaet, der er i stand til at skelne mellem to typer: euchromatin og heterochromatin.

Eucromatin er mindre kompakt og omfatter gener, hvis transskription er aktiv, da transkriptionsfaktorer og andre proteiner har adgang til det i modsætning til heterochromatin, hvilket er meget kompakt.

Heterochromatinregionerne er placeret i periferien og euchromatinet mere til kernens centrum og også tæt på atomporerne.

På samme måde fordeles kromosomer i bestemte zoner i kernen kaldet kromosomale områder. Med andre ord svækker chromatin ikke tilfældigt i nukleoplasmaet.

Nukleær matrix

Organiseringen af ​​de forskellige nukleare rum synes at diktere af den nukleare matrix.

Det er en indre struktur af kernen sammensat af et ark koblet til nukleare porekomplekser, nukleolære rester og et sæt af fibrøse og granulære strukturer, som er fordelt i hele kernen, besidder et signifikant volumen af ​​det samme.

De undersøgelser, der har forsøgt at karakterisere matrixen, har konkluderet, at det er for forskelligt at definere sin biokemiske og funktionelle forfatning..

Pladen er en slags proteinkomposittlag, der spænder fra 10 til 20 nm og sidestilles med det indre overflade af kernemembranen. Proteinkonstitutionen varierer afhængigt af den undersøgte taxonomiske gruppe.

Proteinerne, der udgør pladen, ligner de mellemliggende filamenter, og udover kernevåben har de kugleformede og cylindriske områder.

Hvad angår den interne nuklearmatrix, indeholder den et stort antal proteiner med et bindingssted for messenger-RNA og andre typer af RNA. DNA-replikation, ikke-nukleolær transkription og post-transkription messenger preRNA-behandling forekommer i denne interne matrix.

nucleoskeleton

Inde i kernen er der en struktur, der kan sammenlignes med cytoskelet i celler kaldet nukleoskelet, der består af proteiner som actin, aII-spektrin, myosin og det kæmpe protein, der hedder titin. Eksistensen af ​​denne struktur diskuteres dog stadig af forskere.

struktur

Nukleoplasmaet er et gelatinøst stof, hvor du kan skelne forskellige nukleare strukturer, som nævnt ovenfor.

En af hovedkomponenterne i nukleoplasma er ribonukleoproteinerne, der er sammensat af proteiner og RNA udgjort af en region rig på aromatiske aminosyrer med affinitet for RNA.

De ribonukleoproteiner, der findes i kernen, kaldes specifikt små nukleare ribonukleoproteiner.

Biokemisk sammensætning

Den kemiske sammensætning af nukleoplasma er kompleks, herunder komplekse biomolekyler, såsom proteiner og nukleare enzymer, og også uorganiske forbindelser, såsom salte og mineraler, såsom kalium, natrium, calcium, magnesium og phosphor.

Nogle af disse ioner er uundværlige cofaktorer af de enzymer, der replikerer DNA'et. Den indeholder også ATP (adenosintrifosfat) og acetylco-enzym A.

I nukleoplasma er indlejret en række enzymer, der er nødvendige til syntese af nukleinsyrer, såsom DNA og RNA. Blandt de vigtigste er DNA-polymerase, RNA-polymerase, NAD-syntetase, pyruvatkinase, blandt andre.

Et af de mest rigelige proteiner i nukleoplasma er nukleoplasti, som er et surt og pentamerisk protein, der har ulige domæner på hoved og hale. Dets syrekarakteristik klare at beskytte de positive ladninger, der er til stede i histonerne, og klarer at forbinde med nukleosomet.

Nukleosomer er de strukturer, der ligner perler i en halskæde, dannet af interaktionen mellem DNA og histoner. Små molekyler af lipid natur er også blevet detekteret flydende i denne semiacuøse matrix.

funktioner

Nukleoplasma er matrixen, hvor en række essentielle reaktioner finder sted for korrekt funktion af kernen og cellen i almindelighed. Det er stedet, hvor syntesen af ​​DNA, RNA og ribosomale underenheder forekommer.

Det fungerer som en slags madras, der beskytter de strukturer, der er nedsænket i den, ud over at tilvejebringe et transportmiddel til materialer.

Den tjener som et suspensionsmedium til subnuclearstrukturerne og hjælper desuden med at opretholde stabil kerneform, hvilket giver stivhed og hårdhed.

Eksistensen af ​​adskillige metaboliske veje i nukleoplasma er blevet demonstreret som i cellecytoplasma. Inden for disse biokemiske veje er glycolyse og citronsyrecyklussen.

Ruten for pentosephosphat er også blevet rapporteret, hvilket giver pentose til kernen. På samme måde er kernen en syntesezone af NAD+, det virker som coenzym af dehydrogenaser.

Behandling af messenger preARN

Behandling af præ-mRNA finder sted i nukleoplasmaen og kræver tilstedeværelse af små nukleolære ribonukleoproteiner, forkortet som snRNP.

Faktisk er en af ​​de vigtigste aktive aktiviteter, der forekommer i den eukaryote nukleoplasma, syntese, behandling, transport og eksport af modne messenger-RNA'er..

Ribonukleoproteinerne grupperes for at danne spliceosom eller splejsningskomplekset, hvilket er et katalytisk center, der er ansvarlig for fjernelse af introner fra messenger-RNA. En række RNA-molekyler med højt uracilindhold er ansvarlig for genkendelse af introner.

Den espliciosoma er sammensat af fem små nucleolar RNA donominados snRNA U1, U2, U4 / U6 og U5, plus deltagelse af andre proteiner.

Huske, at i eukaryote gener er afbrudt i DNA-molekyle kodende regioner kaldet introner som skal fjernes.

Reaktionen af splejsning integrerer to på hinanden følgende trin: det nukleofile angreb på den skærende område 5 'ved interaktion med et adenosinrest tilstødende 3'-intronen (trin frigør exon) efterfulgt af binding af exoner.

referencer

  1. Brachet, J. (2012). Molekylær cytologi V2: Celleinteraktioner. Elsevier.
  2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). Funktionel organisation og dynamik i cellekernen. Grænser i plantevidenskab, 5, 378.
  3. Jiménez García, L. F. (2003). Cellulær og molekylærbiologi. Pearson Uddannelse i Mexico.
  4. Lammerding, J. (2011). Nucleus mekanik. Omfattende fysiologi, 1 (2), 783-807.
  5. Pederson, T. (2000). Et halvt århundrede af "The Nuclear Matrix." Molecular Biology of the Cell, 11(3), 799-805.
  6. Pederson, T. (2011). Nucleus Introduceret. Cold Spring Harbor Perspektiver i Biologi, 3(5), a000521.
  7. Welsch, U. & Sobotta, J. (2008). histologi. Ed. Panamericana Medical.