NUKLEOPLAZMA: ZNAČILNOSTI, ZGRADBA IN FUNKCIJE - ANATOMIJA IN FIZIOLOGIJA - 2026

Nucleoplasm je učinkovina v katerem DNA in drugih jedrskih predmetov, kakor nukleoli so vgrajeni. Od celične citoplazme se loči skozi membrano jedra, vendar lahko z njo izmenjujejo materiale skozi jedrske pore.

Njegove sestavine so predvsem voda in vrsta sladkorjev, ionov, aminokislin ter beljakovin in encimov, ki sodelujejo pri uravnavanju genov, med njimi pa je več kot 300 beljakovin, razen histonov. Pravzaprav je njegova sestava podobna sestavi celične citoplazme.

Znotraj te jedrske tekočine so tudi nukleotidi, ki so "gradniki", ki se uporabljajo za gradnjo DNK in RNK, s pomočjo encimov in kofaktorjev. V nekaterih velikih celicah, kot je acetabularija, je nukleoplazma jasno vidna.

Prej je bilo mišljeno, da je nukleoplazma sestavljena iz amorfne mase, zaprte v jedru, razen kromatina in nukleola. Vendar pa znotraj nukleoplazme obstaja beljakovinska mreža, zadolžena za organizacijo kromatina in drugih komponent jedra, imenovanih jedrska matrica.

Nove tehnike so omogočile boljšo vizualizacijo te komponente in prepoznavanje novih struktur, kot so intranuklearni listi, beljakovinske nitke, ki izhajajo iz jedrskih por, in stroji za obdelavo RNA.

Splošne značilnosti

Nukleoplazma, imenovana tudi "jedrski sok" ali karioplazma, je protoplazemski koloid z lastnostmi, podobnimi citoplazmi, razmeroma gosta in bogata z različnimi biomolekulami, predvsem beljakovinami.

V tej snovi najdemo kromatin in enega ali dva telesca, imenovana nukleoli. V tej tekočini obstajajo tudi druge ogromne strukture, kot so telesa Cajal, PML telesa, spiralna telesa ali jedrski vzorci.

Strukture, potrebne za obdelavo preRNA messengerja in transkripcijskih faktorjev, so koncentrirane v telesih Cajal.

Zdi se, da so jedrski vzorci podobni Cajalovim telesom, so zelo dinamični in se premikajo proti regijam, kjer je aktivna transkripcija.

Zdi se, da so PML telesa označevalci za rakave celice, saj neverjetno povečajo njihovo število v jedru.

Obstaja tudi vrsta sferičnih nukleolarnih teles, ki se gibljejo med 0,5 in 2 µm v premeru, sestavljena iz kroglic ali vlaknin, ki so, čeprav so poročali v zdravih celicah, pogostost patoloških struktur veliko višja.

Spodaj so opisane najpomembnejše jedrske strukture, ki so vgrajene v nukleoplazmo:

Nucleoli

Nukleolus je izjemna sferična struktura, ki se nahaja znotraj jedra celic in je ni omejena z nobeno vrsto biomembrane, ki bi jih ločevala od preostale nukleoplazme.

Sestavljajo ga regije, imenovane NORs (kromosomske nukleolarne organizatorske regije), kjer se nahajajo zaporedja, ki kodirajo ribosome. Ti geni se nahajajo v specifičnih regijah kromosomov.

V posebnem primeru ljudi so organizirani v satelitskih območjih kromosomov 13, 14, 15, 21 in 22.

V nukleolu se dogaja vrsta bistvenih procesov, kot so prepisovanje, obdelava in sestavljanje podenot, ki sestavljajo ribosome.

Po drugi strani pa, če pustimo ob strani svoje tradicionalne funkcije, so nedavne študije pokazale, da je nukleolus povezan z proteini zaviralcev rakavih celic, regulatorji celičnega cikla in beljakovinami iz virusnih delcev.

Subnuklearna ozemlja

Molekula DNK ni naključno razpršena v celični nukleoplazmi, organizirana je na zelo specifičen in kompakten način z nizom zelo ohranjenih beljakovin v celotni evoluciji, imenovanih histoni.

Postopek organiziranja DNK omogoča vnos skoraj štirih metrov genskega materiala v mikroskopsko strukturo.

Ta povezanost genskega materiala in proteina se imenuje kromatin. To je organizirano v regijah ali domenah, opredeljenih v nukleoplazmi, ločimo pa lahko dve vrsti: evhromatin in heterokromatin.

Eukromatin je manj kompakten in obsega gene, katerih transkripcija je aktivna, saj imajo transkripcijski faktorji in drugi proteini do njega dostop v nasprotju s heterokromatinom, ki je zelo kompakten.

Heterokromatinske regije se nahajajo na obrobju in evkromatin bolj do središča jedra in tudi blizu jedrskih por.

Podobno so kromosomi razporejeni na specifičnih območjih znotraj jedra, imenovanih kromosomska ozemlja. Z drugimi besedami, kromatin naključno ne plava v nukleoplazmi.

Jedrska matrika

Zdi se, da organizacijo različnih jedrskih oddelkov narekuje jedrska matrika.

Gre za notranjo strukturo jedra, sestavljeno iz pločevine, povezane z kompleksi jedrskih por, nukleolarnih ostankov in niza vlaknastih in zrnatih struktur, ki so razporejene po celotnem jedru, ki zasedajo njen znaten volumen.

Študije, ki so poskušale opredeliti matrico, so zaključile, da je preveč raznolika, da bi lahko opredelila njeno biokemično in funkcionalno sestavo.

Lamina je nekakšna plast, sestavljena iz beljakovin, ki sega od 10 do 20 nm in se nahaja na notranji strani jedrne membrane. Konstitucija beljakovin se razlikuje glede na preučeno taksonomsko skupino.

Proteini, ki sestavljajo lamino, so podobni vmesnim nitkam in imajo poleg jedrske signalizacije tudi kroglične in valjaste regije.

Kar zadeva notranjo jedrsko matrico, vsebuje veliko število beljakovin z vezivnim mestom za messenger RNA in druge vrste RNA. V tej notranji matrici se pojavljajo replikacija DNA, nukleolarna transkripcija in pre-transkripcijska prenašalna preNNA.

Nukleoskelet

V notranjosti jedra je struktura, ki je primerljiva s citoskeletom v celicah, imenovanih nukleoskelet, sestavljena iz beljakovin, kot so aktin, αII-spektrin, miozin in velikanski protein, imenovan titin. Vendar pa o obstoju te strukture raziskovalci še vedno razpravljajo.

Struktura

Nukleoplazma je želatinasta snov, v kateri lahko ločimo različne jedrske strukture, omenjene zgoraj.

Eden glavnih sestavnih delov nukleoplazme so ribonukleoproteini, sestavljeni iz beljakovin in RNK, sestavljenih iz regije, bogate z aromatičnimi aminokislinami, ki imajo afiniteto do RNA.

Ribonukleoproteini, ki jih najdemo v jedru, se imenujejo posebej majhni jedrski ribonukleoproteini.

Biokemična sestava

Kemična sestava nukleoplazme je kompleksna, vključuje kompleksne biomolekule, kot so jedrske beljakovine in encimi, pa tudi anorganske spojine, kot so soli in minerali, kot so kalij, natrij, kalcij, magnezij in fosfor.

Nekateri od teh ionov so nepogrešljivi kofaktorji encimov, ki posnemajo DNK. Vsebuje tudi ATP (adenozin trifosfat) in acetil koencim A.

V nukleoplazmi je vgrajen niz encimov, potrebnih za sintezo nukleinskih kislin, kot sta DNA in RNA. Med najpomembnejše sodijo DNK polimeraza, RNA polimeraza, NAD sintetaza, piruvat kinaza.

Eden najpogostejših beljakovin v nukleoplazmi je nukleoplastim, to je kisli in pentamerni protein, ki ima v glavi in ​​repu neenake domene. Njegova kisla lastnost uspeva zaščititi pozitivne naboje v histonih in se povezati z nukleosomom.

Nukleozomi so tiste kroglične strukture na ogrlici, ki nastanejo pri interakciji DNK s histoni. Zaznane so bile tudi majhne molekule lipidov, ki plavajo v tej polvodni matrici.

Lastnosti

Nukleoplazma je matrica, kjer poteka vrsta bistvenih reakcij za pravilno delovanje jedra in celice na splošno. To je mesto, kjer poteka sinteza DNK, RNA in ribosomske podenote.

Deluje kot nekakšna "vzmetnica", ki poleg tega, da zagotavlja prevozno sredstvo, ščiti strukture, ki so vanj potopljene.

Služi kot suspenzijski vmesni produkt za podjedrne strukture in pomaga tudi ohraniti obliko jedra stabilno, daje mu togost in žilavost.

Dokazano je obstoj več metaboličnih poti v nukleoplazmi, kot v celični citoplazmi. Znotraj teh biokemičnih poti sta glikoliza in cikel citronske kisline.

Poročali so tudi o poti pentoznega fosfata, ki pentoze prispeva k jedru. Na enak način je jedro območje sinteze za NAD ⁺ , ki deluje kot koencimi dehidrogenaz.

Messenger preRNA obdelava

Predelava pre-mRNA poteka v nukleoplazmi in zahteva prisotnost majhnih nukleolarnih ribonukleoproteinov, okrajšano kot snRNP.

Dejansko je ena najpomembnejših aktivnih dejavnosti, ki se pojavlja v evkariontski nukleoplazmi, sinteza, predelava, transport in izvoz RNK zrelih sporočil.

Ribonukleoproteini združujejo, da tvorijo spoj za spajanje spliceozomov ali spajkanje, ki je katalitično središče, odgovorno za odstranjevanje intronov iz messenger RNA. Za prepoznavanje intronov je odgovorna vrsta molekul RNA z visoko vsebnostjo uracila.

Spliciozom je sestavljen iz približno petih majhnih nukleolarnih RNK, imenovanih snRNA U1, U2, U4 / U6 in U5, poleg udeležbe drugih proteinov.

Spomnimo se, da se v evkariontih geni v molekuli DNA prekinjajo z nekodirajočimi regijami, imenovanimi introni, ki jih je treba izločiti.

Reakcija spajanja vključuje dve zaporedni stopnji: nukleofilni napad v 5 'reženem območju z interakcijo z adenozinskim ostankom, ki meji na 3' cono introna (korak, ki sprošča eksona), čemur sledi združevanje eksonov.

Reference

1. Brachet, J. (2012). Molekularna citologija V2: celične interakcije. Elsevier.
2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). Funkcionalna organizacija in dinamika celičnega jedra. Meje v rastlinski znanosti, 5, 378.
3. Jiménez García, LF (2003). Celična in molekularna biologija. Pearson Mehika.
4. Lammerding, J. (2011). Mehanika jedra. Celovita fiziologija, 1 (2), 783–807.
5. Pederson, T. (2000). Pol stoletja "Jedrske matrice". Molekularna biologija celice, 11 (3), 799–805.
6. Pederson, T. (2011). Uvedeno jedro. Perspektive hladne pomladne luke v biologiji, 3 (5), a000521.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologija. Panamerican Medical Ed.