NUKLEOPLASMA: EGENSKAPER, STRUKTUR OG FUNKSJONER - ANATOMI OG FYSIOLOGI - 2026

Den nukleoplasma er den substans hvori DNA og andre kjernestrukturer, slik som nucleoli, er innebygd. Den skilles fra cellecytoplasma gjennom membranen i kjernen, men kan utveksle materialer med den gjennom kjerneporene.

Komponentene er hovedsakelig vann og en serie sukkerarter, ioner, aminosyrer og proteiner og enzymer involvert i genregulering, blant disse mer enn 300 proteiner andre enn histoner. Faktisk er sammensetningen dens lik den til cytoplasma.

Innenfor dette kjernevæsken er også nukleotider, som er "byggesteinene" som brukes til konstruksjon av DNA og RNA, ved hjelp av enzymer og kofaktorer. I noen store celler, som acetabularia, er nukleoplasmaet tydelig synlig.

Nukleoplasmaet ble tidligere antatt å bestå av en amorf masse innelukket i kjernen, unntatt kromatin og nukleolus. Imidlertid er det inne i nukleoplasmaet et proteinnettverk som har ansvar for å organisere kromatin og andre komponenter i kjernen, kalt kjernematrise.

Nye teknikker har gjort det mulig å visualisere denne komponenten bedre og identifisere nye strukturer som intranukleære ark, proteinfilamenter som kommer fra kjerneporene og RNA-prosesseringsmaskiner.

Generelle egenskaper

Nukleoplasma, også kalt "nukleær juice" eller karyoplasma, er en protoplasmatisk kolloid med egenskaper som ligner cytoplasma, relativt tette og rike på forskjellige biomolekyler, hovedsakelig proteiner.

Kromatin og ett eller to lik som kalles nukleoli finnes i dette stoffet. Det er også andre enorme strukturer i denne væsken som Cajallegemer, PML-kropper, spirallegemer eller kjerneflekker, blant andre.

Strukturene som er nødvendige for behandlingen av messenger preRNA og transkripsjonsfaktorer er konsentrert i Cajallegemene.

Atomflekker ser ut til å likne Cajallegemer, de er veldig dynamiske og beveger seg mot regioner der transkripsjonen er aktiv.

PML-kropper ser ut til å være markører for kreftceller, ettersom de utrolig mye øker antallet i kjernen.

Det er også en serie av sfæriske nukleolære legemer som varierer mellom 0,5 og 2 um i diameter, sammensatt av kuler eller fibriller som, selv om de er rapportert i sunne celler, er deres frekvens mye høyere i patologiske strukturer.

De mest relevante kjernefysiske strukturer som er innebygd i nukleoplasmaet er beskrevet nedenfor:

nukleolene

Nukleolus er en enestående sfærisk struktur som ligger inne i kjernen av celler og er ikke avgrenset av noen form for biomembran som skiller dem fra resten av nukleoplasma.

Den består av regioner som kalles NORs (kromosomale nukleolare organisatorregioner) hvor sekvensene som koder for ribosomer er lokalisert. Disse genene finnes i spesifikke regioner i kromosomene.

Når det gjelder mennesker, er de organisert i satellittregionene til kromosomer 13, 14, 15, 21 og 22.

En serie viktige prosesser oppstår i kjernen, slik som transkripsjon, prosessering og montering av underenhetene som utgjør ribosomer.

På den annen side, ved å forlate sin tradisjonelle funksjon, har nyere studier funnet at kjernen er relatert til kreftcelleundertrykkende proteiner, cellesyklusregulatorer og proteiner fra virale partikler.

Subnukleære territorier

DNA-molekylet er ikke tilfeldig spredt i cellenukleoplasma, det er organisert på en svært spesifikk og kompakt måte med et sett med høyt konserverte proteiner gjennom hele evolusjonen kalt histoner.

Prosessen med å organisere DNA muliggjør introduksjon av nesten fire meter genetisk materiale i en mikroskopisk struktur.

Denne foreningen av genetisk materiale og protein kalles kromatin. Dette er organisert i regioner eller domener definert i nukleoplasma, og to typer kan skilles ut: eukromatin og heterokromatin.

Euchromatin er mindre kompakt og omfatter gener hvis transkripsjon er aktiv, siden transkripsjonsfaktorer og andre proteiner har tilgang til det i motsetning til heterokromatin, som er svært kompakt.

Heterokromatinregioner finnes i periferien og eukromatin mer til sentrum av kjernen, og også nær kjerneporene.

På samme måte er kromosomer fordelt på spesifikke områder i kjernen som kalles kromosomale territorier. Med andre ord, kromatin flyter ikke tilfeldig i nukleoplasma.

Kjernematrise

Organiseringen av de forskjellige kjernefysiske rommene ser ut til å være diktert av kjernefysisk matrise.

Det er en indre struktur i kjernen som er sammensatt av et ark koblet til kjerneporekompleksene, nukleolare rester og et sett med fibrøse og granulære strukturer som er fordelt over kjernen som opptar et betydelig volum av den.

Studier som har forsøkt å karakterisere matrisen, har konkludert med at den er for mangfoldig til å definere dens biokjemiske og funksjonelle sminke.

Laminasjonen er et slags lag sammensatt av proteiner som varierer fra 10 til 20 nm og er sammenstilt til den indre overflaten av kjernemembranen. Proteinkonstitusjonen varierer avhengig av den taksonomiske gruppen som er studert.

Proteinene som utgjør laminaen ligner mellomfilamentene og har i tillegg til kjernefysisk signalering kuleformede og sylindriske regioner.

Når det gjelder den interne nukleære matrisen, inneholder den et høyt antall proteiner med et bindingssete for messenger-RNA og andre typer RNA. I denne interne matrisen skjer DNA-replikasjon, ikke-nukleolar transkripsjon og post-transkripsjonell messenger preRNA-prosessering.

Nucleoskeleton

Inne i kjernen er det en struktur som kan sammenlignes med cytoskjelettet i celler som kalles nukleoskjelettet, som består av proteiner som aktin, αII-spektrin, myosin og det gigantiske proteinet kalt titin. Imidlertid er eksistensen av denne strukturen fortsatt diskutert av forskere.

Struktur

Nukleoplasma er et gelatinøst stoff der forskjellige kjernefysiske strukturer, nevnt ovenfor, kan skilles ut.

En av hovedkomponentene i nukleoplasma er ribonukleoproteiner, bestående av proteiner og RNA som består av en region rik på aromatiske aminosyrer med en tilhørighet for RNA.

De ribonukleoproteiner som finnes i kjernen kalles spesielt små kjernefysiske ribonukleoproteiner.

Biokjemisk sammensetning

Den kjemiske sammensetningen av nukleoplasmaet er kompleks, inkludert komplekse biomolekyler som kjerneproteiner og enzymer, og også uorganiske forbindelser som salter og mineraler som kalium, natrium, kalsium, magnesium og fosfor.

Noen av disse ionene er uunnværlige kofaktorer av enzymer som replikerer DNA. Den inneholder også ATP (adenosintrifosfat) og acetylkoenzym A.

En serie enzymer som er nødvendige for syntese av nukleinsyrer, så som DNA og RNA, er innebygd i nukleoplasmaet. Blant de viktigste er blant annet DNA-polymerase, RNA-polymerase, NAD-syntetase, pyruvatkinase.

Et av de mest tallrike proteinene i nukleoplasmaet er nukleoplastim, som er et surt og pentamerisk protein som har ulike domener i hode og hale. Det sure karakteristikken klarer å beskytte de positive ladningene som er tilstede i histonene og klarer å assosiere med nukleosomet.

Nukleosomer er de perle-lignende strukturer i et halskjede, dannet av interaksjon av DNA med histoner. Små lipidmolekyler er også påvist flytende i denne semi-vandige matrisen.

Egenskaper

Nukleoplasma er matrisen der en serie viktige reaksjoner finner sted for at kjernen og cellen skal fungere generelt. Det er stedet der syntesen av DNA, RNA og ribosomale underenheter forekommer.

Den fungerer som en slags "madrass" som beskytter strukturer fordypet i den, i tillegg til å gi et middel til transport av materialer.

Det fungerer som et suspensjons-mellomprodukt for subnukleære strukturer og hjelper også til å holde formen på kjernen stabil, noe som gir den stivhet og seighet.

Det er påvist eksistensen av flere metabolske veier i nukleoplasma, som i cytoplasma. Innenfor disse biokjemiske veiene er glykolyse og sitronsyresyklusen.

Pentosefosfatveien, som bidrar med pentosene til kjernen, er også rapportert. På samme måte er kjernen en syntesesone for NAD ⁺ , som fungerer som koenzymer av dehydrogenaser.

Messenger preRNA-behandling

Behandlingen av pre-mRNA foregår i nukleoplasma og krever tilstedeværelse av de små nukleolare ribonukleoproteiner, forkortet som snRNP.

En av de viktigste aktive aktivitetene som forekommer i den eukaryote nukleoplasma er faktisk syntese, prosessering, transport og eksport av RNA for modne messenger.

Ribonukleoproteinene grupperer seg for å danne spliceosome- eller skjøtingskomplekset, som er et katalytisk senter som er ansvarlig for å fjerne introner fra messenger-RNA. En serie RNA-molekyler med høyt innhold av uracil er ansvarlig for å gjenkjenne introner.

Spliciosomet er sammensatt av omtrent fem små nukleolare RNAer kalt snRNA U1, U2, U4 / U6 og U5, i tillegg til deltakelse av andre proteiner.

La oss huske at i eukaryoter blir genene avbrutt i DNA-molekylet av ikke-kodende regioner kalt introner som må elimineres.

Spleisningsreaksjonen integrerer to påfølgende trinn: det nukleofile angrepet i 5 'kuttet sone ved interaksjon med en adenosinrest i tilknytning til 3' sone av intron (trinn som frigjør eksonet), etterfulgt av forening av eksonene.

referanser

1. Brachet, J. (2012). Molecular Cytology V2: Cell Interactions. Elsevier.
2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). Funksjonell organisering og dynamikk i cellekjernen. Frontiers in Plant Science, 5, 378.
3. Jiménez García, LF (2003). Cellulær og molekylærbiologi. Pearson Education of Mexico.
4. Lammerding, J. (2011). Nukleusens mekanikk. Comprehensive Physiology, 1 (2), 783–807.
5. Pederson, T. (2000). Et halvt århundre av "The Nuclear Matrix." Molecular Biology of the Cell, 11 (3), 799–805.
6. Pederson, T. (2011). Nucleus introdusert. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 3 (5), a000521.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologi. Panamerican Medical Ed.