Nukleoplasma: Egenskaper, struktur og funksjoner

Nukleoplasma er stoffet der DNA og andre nukleare strukturer, som nukleoler, er nedsenket. Det er skilt fra den cellulære cytoplasma ved hjelp av kjernemembranen, men den kan bytte materialer med den gjennom atomporer.

Dens hovedkomponenter er vann og en rekke sukkerarter, ioner, aminosyrer og proteiner og enzymer involvert i genregulering blant disse mer enn 300 proteiner enn histoner. Faktisk er dens sammensetning lik den for den cellulære cytoplasma.

Nukleotider finnes også i denne kjernevæsken, som er "blokkene" som brukes til konstruksjon av DNA og RNA, ved hjelp av enzymer og kofaktorer. I noen store celler, som i acetabularia, er nukleoplasma tydelig synlig.

Tidligere ble det antatt at nukleoplasma besto av en amorf masse innesluttet i kjernen, unntatt kromatin og nukleolus. Imidlertid er inne i nukleoplasma et proteinnett som er ansvarlig for å organisere kromatin og andre komponenter i kjernen, kalt nukleærmatrisen.

De nye teknikkene har klart å visualisere denne komponenten og identifisere nye strukturer som intranukleære ark, proteinfilamenter som kommer fra atomporer og RNA-prosesseringsmaskiner.

Generelle egenskaper

Nukleoplasma, også kalt "nukleær juice" eller karioplasma, er et protoplasmisk kolloid med lignende egenskaper til cytoplasma, relativt tett og rik på forskjellige biomolekyler, hovedsakelig proteiner.

I dette stoffet er kromatin og en eller to korpusler kalt nukleol. Det er også andre enorme strukturer i denne væsken, som for eksempel Cajal-kropper, PML-legemer, spirallegemer eller nukleare flekker .

I kroppene til Cajal er de nødvendige strukturer konsentrert for behandling av messenger preRNA og transkripsjonsfaktorer.

Kjernefysisk sprekk ser ut til å ligne Cajals kropp, de er veldig dynamiske og beveger seg mot regioner der transkripsjonen er aktiv.

PML-legemene ser ut til å være markører for kreftceller, siden de øker antallet deres utrolig i kjernen.

Det finnes også en rekke nukleolære legemer med sfærisk form som varierer mellom 0, 5 og 2 μm i diameter, sammensatt av kule eller fibriller som, selv om de har blitt rapportert i friske celler, er deres frekvens mye høyere i patologiske strukturer.

De mest relevante kjernekonstruksjonene som er innebygd i nukleoplasma er beskrevet nedenfor:

nukleolene

Nukleolus er en enestående sfærisk struktur lokalisert inne i kjernen av celler og er ikke avgrenset av noen type biomembran som skiller dem fra resten av nukleoplasmaet.

Det utgjøres i regioner som kalles NORs ( kromosomale nukleolære organiseringsregioner ) der sekvensene som koder for ribosomer er lokalisert. Disse gener finnes i bestemte områder av kromosomene.

I det spesielle tilfellet av mennesker er de organisert i kromosomområdets satellittområder 13, 14, 15, 21 og 22.

En rekke uunnværlige prosesser forekommer i nukleolus, slik som transkripsjon, behandling og montering av underenheter som utgjør ribosomene.

På den annen side, etterlot sin tradisjonelle funksjon, har nyere studier funnet at nukleolus er relatert til suppressive proteiner av kreftceller, regulatorer av cellecyklusen og proteiner fra viruspartikler.

Subnuclear territorier

DNA-molekylet er ikke tilfeldig dispergert i den cellulære nukleoplasma, den er organisert på en svært spesifikk og kompakt måte med et sett med proteiner som er sterkt konserverte gjennom hele utviklingen, kalt histoner.

Prosessen med DNA-organisasjon gjør det mulig å introdusere nesten fire meter genetisk materiale til en mikroskopisk struktur.

Denne sammensetningen av genetisk materiale og protein kalles kromatin. Dette er organisert i regioner eller domener definert i nukleoplasma, og er i stand til å skille to typer: eukromatin og heterochromatin.

Eukromatin er mindre kompakt og omfatter gener som har transkripsjon, siden transkripsjonsfaktorer og andre proteiner har tilgang til det i motsetning til heterochromatin, som er svært kompakt.

Heterochromatin-regioner er plassert i periferien og eukromatin mer til sentrum av kjernen, og også nær atomkjernene.

På samme måte fordeles kromosomer i bestemte soner innenfor kjernen kalt kromosomale territorier. Med andre ord, kromatin flyter ikke tilfeldig i nukleoplasmaet.

Nukleær matrise

Organiseringen av de forskjellige kjernefeltene synes å være diktert av kjernefysisk matrise.

Det er en indre struktur av kjernen som er sammensatt av et ark koblet til nukleære porekomplekser, nukleolære rester og et sett av fibrøse og granulære strukturer som er fordelt gjennom kjernen, opptar et betydelig volum av det.

Studiene som har forsøkt å karakterisere matrisen, har konkludert med at det er for mangfoldig å definere sin biokjemiske og funksjonelle grunnlov.

Laken er en slags protein kompositt lag som strekker seg fra 10 til 20 nm og er sidestilt til indre membranets indre. Proteinkonstitusjonen varierer avhengig av den undersøkte taxonomiske gruppen.

Proteinene som utgjør arket ligner de mellomliggende filamenter, og i tillegg til nukleær signalering har de kuleformede og sylindriske områder.

Når det gjelder den interne kjernefysiske matrisen, inneholder den et høyt antall proteiner med et bindingssted for messenger-RNA og andre typer RNA. I denne interne matrisen oppstår DNA-replikasjon, ikke-nukleolær transkripsjon og behandling av messenger preRNA etter transkripsjon.

nucleoskeleton

Inne i kjernen er det en struktur som er sammenlignbar med cytoskelettet i celler kalt nukleoskeletet, som består av proteiner som actin, aII-spektrin, myosin og det gigantiske proteinet kalt titin. Eksistensen av denne strukturen diskuteres imidlertid fortsatt av forskere.

struktur

Nukleoplasmaet er en gelatinøs substans der du kan skille forskjellige nukleare strukturer som nevnt ovenfor.

En av hovedkomponentene i nukleoplasma er ribonukleoproteinene, sammensatt av proteiner og RNA utgjøres av en region rik på aromatiske aminosyrer med affinitet for RNA.

Ribonukleoproteinene som finnes i kjernen er spesifikt kalt små kjernefysiske ribonukleoproteiner.

Biokjemisk sammensetning

Den nukleoplasmiske kjemiske sammensetning er kompleks, inkludert komplekse biomolekyler slik som nukleare proteiner og enzymer og også uorganiske forbindelser som salter og mineraler som kalium, natrium, kalsium, magnesium og fosfor.

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

I nukleoplasma er innebygd en serie enzymer som er nødvendige for syntese av nukleinsyrer, slik som DNA og RNA. Blant de viktigste er blant annet DNA polymerase, RNA polymerase, NAD syntetase, pyruvat kinase.

En av de mest omfattende proteiner i nukleoplasma er nukleoplastiet, som er et surt og pentamerisk protein som har ulik domener på hodet og halen. Den syre karakteristiske klarer å beskytte de positive ladningene som er tilstede i histonene og klarer å knytte seg til nukleosomet.

Nukleosomer er de strukturer som ligner perler i et kjede, dannet ved interaksjon av DNA med histoner. Små molekyler av lipid natur har også blitt detektert flytende i denne semiacuøse matrisen.

funksjoner

Nukleoplasma er matrisen hvor en rekke essensielle reaksjoner finner sted for korrekt funksjon av kjernen og cellen i alminnelighet. Det er stedet der syntesen av DNA, RNA og ribosomale underenheter oppstår.

Det fungerer som en form for "madrass" som beskytter strukturen nedsenket i den, samt gir et middel til å transportere materialer.

Den tjener som suspensjonsmellemprodukt for subnuclear strukturer, og bidrar dessuten til å opprettholde stabil kjerneform, noe som gir stivhet og hardhet.

Eksistensen av flere metabolske veier i nukleoplasma er blitt demonstrert, som i celle-cytoplasma. Innenfor disse biokjemiske veiene er glykolyse og sitronsyre syklusen.

Ruten for pentosefosfat har også blitt rapportert, noe som gir pentose til kjernen. På samme måte er kjernen en syntese av NAD +, som fungerer som koenzymer av dehydrogenaser.

Behandling av messenger preARN

Behandlingen av pre-mRNA finner sted i nukleoplasmaet og krever nærvær av små nukleolære ribonukleoproteiner, forkortet som snRNP.

Faktisk er en av de viktigste aktive aktivitetene som oppstår i den eukaryote nukleoplasma, syntese, behandling, transport og eksport av modne messenger-RNAer.

Ribonukleoproteinene grupperes for å danne spliceosom- eller spleisingskomplekset, som er et katalytisk senter som er ansvarlig for fjerning av introner fra messenger-RNA. En serie RNA-molekyler med høyt uracilinnhold er ansvarlig for å gjenkjenne introner.

Spliciosoma er sammensatt av om lag fem små nukleolære RNAer donomert snRNA U1, U2, U4 / U6 og U5, i tillegg til deltakelse av andre proteiner.

Husk at i eukaryoter avbrytes gener i et DNA-molekyl ved ikke-kodende regioner som kalles introner som må elimineres.

Spleiseringsreaksjonen integrerer to påfølgende trinn: det nukleofile angrepet i 5'-kuttsonen ved interaksjon med en adenosinrest i tilknytning til intronens 3'-sone (passasje som frigjør exon), fulgt av forening av exonene.