Характеристики, структура и функции нуклеоплазмы



нуклеоплазмы это вещество, в которое погружены ДНК и другие ядерные структуры, такие как ядрышки. Он отделен от клеточной цитоплазмы с помощью мембраны ядра, но он может обмениваться с ним материалами через ядерные поры..

Его основными компонентами являются вода и ряд сахаров, ионов, аминокислот и белков и ферментов, участвующих в регуляции генов, среди которых более 300 белков, кроме гистонов. На самом деле, его состав похож на клеточную цитоплазму.

Нуклеотиды также находятся внутри этой ядерной жидкости, которые являются «блоками», которые используются для конструирования ДНК и РНК с помощью ферментов и кофакторов. В некоторых крупных клетках, как в Acetabularia, нуклеоплазма хорошо видна.

Ранее считалось, что нуклеоплазма состоит из аморфной массы, заключенной в ядре, исключая хроматин и ядрышко. Однако внутри нуклеоплазмы находится белковая сеть, ответственная 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, которые выходят из ядерных пор, и механизмы обработки РНК..

индекс

  • 1 Общая характеристика
    • 1.1 Нуклеолы
    • 1.2 Субъядерные территории
    • 1.3 Ядерная матрица
    • 1.4 Нуклеоскелет
  • 2 Структура
    • 2.1 Биохимический состав
  • 3 функции
    • 3.1 Обработка мессенджера preARN
  • 4 Ссылки

Общие характеристики

Нуклеоплазма, также называемая «ядерный сок» или кариоплазма, представляет собой протоплазматический коллоид со свойствами, аналогичными цитоплазме, относительно плотной и богатой различными биомолекулами, главным образом белками..

В этом веществе находится хроматин и один или два корпускулы, называемые ядрышками. Есть и другие огромные структуры в этой жидкости, такие как тела Кахала, тела ПМЛ, спиральные тела или крапинки ядерный, среди прочих.

В органах Кахала сосредоточены необходимые структуры для процессинга преРНК-мессенджеров и факторов транскрипции.

крапинки Ядерные клетки похожи на тела Кахала, они очень динамичны и движутся в области, где активна транскрипция.

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

Существует также ряд ядрышковых тел со сферической формой диаметром от 0,5 до 2 мкм, состоящих из глобул или фибрилл, которые, хотя они были обнаружены в здоровых клетках, их частота гораздо выше в патологических структурах.

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

ядрышки

Ядрышко представляет собой выдающуюся сферическую структуру, расположенную внутри ядра клеток и не ограниченную каким-либо типом биомембраны, которая отделяет их от остальной части нуклеоплазмы..

Это составлено в областях, названных NORs (хромосомный ядрышковый органайзер регионов) где расположены последовательности, кодирующие рибосомы. Эти гены находятся в определенных областях хромосом.

В конкретном случае людей они организованы в области спутника хромосом 13, 14, 15, 21 и 22.

Ряд необходимых процессов происходит в ядрышке, таких как транскрипция, обработка и сборка субъединиц, которые составляют рибосомы..

С другой стороны, оставляя в стороне свою традиционную функцию, недавние исследования показали, что ядрышко связано с супрессивными белками раковых клеток, регуляторами клеточного цикла и белками вирусных частиц..

Подъядерные территории

Молекула ДНК не случайным образом диспергирована в клеточной нуклеоплазме, она организована высокоспецифичным и компактным образом с набором белков, высоко консервативных на протяжении всей эволюции, называемых гистонами..

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

Эта ассоциация генетического материала и белка называется хроматином. Это организовано в области или домены, определенные в нуклеоплазме, способные различать два типа: эухроматин и гетерохроматин.

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

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

Таким же образом, хромосомы распределены в определенных зонах внутри ядра, называемых хромосомными территориями. Другими словами, хроматин не плавает случайно в нуклеоплазме.

Ядерная матрица

Организация различных ядерных отсеков, кажется, продиктована ядерной матрицей.

Это внутренняя структура ядра, состоящая из листа, соединенного с комплексами ядерных пор, ядрышковыми остатками и набором волокнистых и зернистых структур, которые распределены по всему ядру и занимают значительный объем того же объема..

Исследования, которые пытались охарактеризовать матрицу, пришли к выводу, что она слишком разнообразна, чтобы определить ее биохимическую и функциональную структуру..

Этот лист представляет собой своего рода белковый композитный слой, который простирается от 10 до 20 нм и расположен рядом с внутренней поверхностью мембраны ядра. Состав белка варьируется в зависимости от изучаемой таксономической группы..

Белки, которые составляют лист, подобны промежуточным филаментам и, кроме ядерной передачи сигналов, у них есть шаровые и цилиндрические области.

Что касается внутреннего ядерного матрикса, он содержит большое количество белков с сайтом связывания для РНК-мессенджера и других типов РНК. Репликация ДНК, ненуклеолярная транскрипция и пост-транскрипционный мессенджер пре-РНК процессинг происходят в этой внутренней матрице.

нуклеоскелета

Внутри ядра находится структура, сравнимая с цитоскелетом в клетках, называемых нуклеоскелетом, состоящая из белков, таких как актин, αII-спектрин, миозин и гигантский белок, называемый титин. Тем не менее, существование этой структуры все еще обсуждается исследователями.

структура

Нуклеоплазма представляет собой желатиновое вещество, в котором можно различать различные ядерные структуры, упомянутые выше..

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

Рибонуклеопротеины, обнаруженные в ядре, специально называются мелкими ядерными рибонуклеопротеинами..

Биохимический состав

Химический состав нуклеоплазмы является сложным, включая сложные биомолекулы, такие как белки и ядерные 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, которые реплицируют 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 можно назвать ДНК-полимеразу, РНК-полимеразу, NAD-синтетазу, пируваткиназу и другие..

Одним из наиболее распространенных белков в нуклеоплазме является нуклеопластика, представляющая собой кислый и пентамерный белок, имеющий неодинаковые домены на голове и хвосте. Его кислотная характеристика позволяет экранировать положительные заряды, присутствующие в гистонах, и ассоциируется с нуклеосомой..

Нуклеосомы - это структуры, похожие на бусы в ожерелье, образованные взаимодействием ДНК с гистонами. Маленькие молекулы липидной природы также были обнаружены плавающими в этой полуоткрытой матрице..

функции

Нуклеоплазма - это матрица, в которой происходит ряд существенных 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, в дополнение к средствам транспортировки материалов..

Он служит суспензионной средой для субядерных структур и, кроме того, помогает поддерживать стабильную форму сердечника, придавая ему жесткость и твердость.

Существование нескольких метаболических путей в нуклеоплазме было продемонстрировано, как и в цитоплазме клетки. Внутри этих биохимических путей находятся гликолиз и цикл лимонной кислоты..

Сообщалось также о пути проникновения пентозофосфата, который дает пентозу ядру. Точно так же ядро ​​является зоной синтеза НАД+, который работает как коферменты дегидрогеназ.

Обработка мессенджера preARN

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

Действительно, одна из наиболее важных активных активностей, происходящих в эукариотической нуклеоплазме, - это синтез, обработка, транспорт и экспорт зрелых мессенджерных РНК..

Рибонуклеопротеины сгруппированы с образованием сплайсосомного или сплайсингового комплекса, который является каталитическим центром, ответственным за удаление интронов из РНК-мессенджера. Ряд молекул РНК с высоким содержанием урацила отвечает за распознавание интронов.

Сплициосома состоит из примерно пяти небольших ядрышковых РНК, которые являются доминантными snRNA U1, U2, U4 / U6 и U5, в дополнение к участию других белков..

Помните, что у эукариот гены прерываются в молекуле ДНК некодирующими областями, называемыми интронами, которые должны быть удалены.

Реакция сплайсинг объединяет два последовательных этапа: нуклеофильная атака в 5'-зоне среза путем взаимодействия с остатком аденозина, примыкающим к 3'-зоне интрона (проход, который высвобождает экзон), с последующим объединением экзонов.

ссылки

  1. Браше, J. (2012). Молекулярная цитология V2: клеточные взаимодействия. Elsevier.
  2. Guo T. & Fang Y. (2014). Функциональная организация и динамика клеточного ядра. Границы в науке о растениях, 5, 378.
  3. Хименес Гарсия, Л. Ф. (2003). Клеточная и молекулярная биология. Пирсон Образование 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). Введено ядро. Перспективы Колд Спринг Харбор в биологии, 3(5), a000521.
  7. Welsch, U. & Sobotta, J. (2008). гистология. Ed. Panamericana Medical.