Nucleoplasma Kenmerken, structuur en functies

de nucleoplasma het is de substantie waarin DNA en andere nucleaire structuren, zoals nucleoli, worden ondergedompeld. Het wordt gescheiden van het cellulaire cytoplasma door middel van het kernmembraan, maar het kan er materialen mee uitwisselen via de kernporiën..

De belangrijkste componenten zijn water en een reeks suikers, ionen, aminozuren en eiwitten en enzymen die betrokken zijn bij genregulatie, waaronder meer dan 300 eiwitten anders dan histonen. In feite is de samenstelling vergelijkbaar met die van het cellulaire cytoplasma.

Nucleotiden worden ook gevonden in deze nucleaire vloeistof, die de "blokken" zijn die worden gebruikt voor de constructie van DNA en RNA, met behulp van enzymen en cofactoren. In sommige grote cellen, zoals in Acetabularia, het nucleoplasma is duidelijk zichtbaar.

Eerder werd gedacht dat het nucleoplasma bestond uit een amorfe massa ingesloten in de kern, exclusief chromatine en de nucleolus. Binnen het nucleoplasma bevindt zich echter een eiwitnetwerk dat verantwoordelijk is voor het organiseren van chromatine en andere componenten van de kern, de zogenaamde nucleaire matrix.

De nieuwe technieken zijn erin geslaagd om deze component beter te visualiseren en nieuwe structuren te identificeren, zoals intranucleaire vellen, eiwitfilamenten die tevoorschijn komen uit de nucleaire poriën en de RNA-verwerkingsmachines..

index

• 1 Algemene kenmerken
  • 1.1 Nucleoli
  • 1.2 Subnucleaire gebieden
  • 1.3 Nucleaire matrix
  • 1.4 Nucleoskelet
• 2 Structuur
  • 2.1 Biochemische samenstelling
• 3 functies
  • 3.1 Verwerking van Messenger PreARN
• 4 Referenties

Algemene kenmerken

De nucleoplasma, ook wel "nucleaire juice" of karyoplast, is een relatief dicht en rijk aan verschillende biomoleculen protoplasmische colloïdale eigenschappen vergelijkbaar met het cytoplasma, voornamelijk eiwitten.

In deze stof zit het chromatine en een of twee lichaampjes die nucleoli worden genoemd. Er zijn ook andere immense structuren in deze vloeistof, zoals Cajal-lichamen, PML-lichamen, spiraallichamen of spikkels nucleair, onder anderen.

In de lichamen van Cajal zijn de noodzakelijke structuren geconcentreerd voor de verwerking van preRNA-boodschappers en transcriptiefactoren.

de spikkels Kerncellen lijken vergelijkbaar te zijn met de lichamen van Cajal, ze zijn erg dynamisch en bewegen zich naar regio's waar transcriptie actief is.

De PML-lichamen lijken kankercelmarkers te zijn, omdat ze hun aantal ongelooflijk in de kern vergroten.

Er is ook een reeks bolvormig lichaam nucleoli tussen 0,5 en 2 micron in diameter, bestaande uit korrels of fibrils, maar zijn gemeld bij gezonde cellen, de frequentie is veel hoger bij pathologische structuren.

De meest relevante nucleaire structuren die zijn ingebed in het nucleoplasma worden hieronder beschreven:

nucleoli

De nucleolus is een uitstekende bolvormige structuur die zich binnen de kern van cellen bevindt en wordt niet begrensd door een type biomembraan dat hen scheidt van de rest van het nucleoplasma..

Het is samengesteld in de regio's met de naam NORs (chromosomale nucleolaire organisatorgebieden) waar de sequenties coderend voor ribosomen zich bevinden. Deze genen worden gevonden in specifieke regio's van de chromosomen.

In het specifieke geval van mensen zijn ze georganiseerd in de satellietregio's van chromosomen 13, 14, 15, 21 en 22.

In de nucleolus aantal essentiële processen optreedt, zoals transcriptie, verwerking en assemblage van de subeenheden die ribosomen maken.

Bovendien, afgezien van de traditionele functie, recente studies hebben aangetoond dat de nucleolus is gerelateerd aan kankercel suppressor proteïnen, celcyclus regulatoren en eiwitten van virale deeltjes.

Subnucleaire gebieden

Het DNA-molecuul is niet willekeurig verspreid in het cellulaire nucleoplasma, het is georganiseerd op een zeer specifieke en compacte manier met een set van eiwitten die in de loop van de evolutie sterk geconserveerd zijn, histonen genaamd..

Het DNA-organisatieproces maakt het mogelijk om bijna vier meter genetisch materiaal in een microscopische structuur te introduceren.

Deze associatie van genetisch materiaal en eiwit wordt chromatine genoemd. Dit is georganiseerd in gebieden of domeinen gedefinieerd in het nucleoplasma, in staat om twee soorten te onderscheiden: euchromatin en heterochromatin.

Euchromatin minder compact en omvat de genen waarvan de transcriptie wordt geactiveerd transcriptiefactoren en andere eiwitten hebben toegang tot deze in tegenstelling tot heterochromatine, die zeer compact.

Heterochromatinegebieden in de periferie en euchromatine naar het midden van de kern, en ook dicht bij de kernporiën.

Op dezelfde manier worden chromosomen verdeeld in specifieke zones binnen de nucleus die chromosomale territoria worden genoemd. Met andere woorden, chromatine drijft niet willekeurig in het nucleoplasma.

Nucleaire matrix

De organisatie van de verschillende nucleaire compartimenten lijkt gedicteerd door de nucleaire matrix.

Het is een inwendige kernstructuur omvat een plaat gekoppeld met de nucleaire porie complexen, nucleolaire residuen en een aantal vezelige en granulaire structuren die de gehele kern verdeeld bezetten een groot volume daarvan.

De studies die hebben geprobeerd de matrix te karakteriseren, hebben geconcludeerd dat het te divers is om de biochemische en functionele constitutie ervan te definiëren..

Het vel is een soort eiwitcomposietlaag die zich uitstrekt van 10 tot 20 nm en naast het binnenvlak van het kernmembraan is geplaatst. De eiwitconstitutie varieert afhankelijk van de bestudeerde taxonomische groep.

De eiwitten die het vel vormen zijn vergelijkbaar met de intermediaire filamenten en hebben naast de nucleaire signalering ook bolvormige en cilindrische gebieden.

Wat betreft de interne nucleaire matrix, het bevat een hoog aantal eiwitten met een bindingsplaats voor messenger-RNA en andere soorten RNA. DNA-replicatie, niet-nucleolaire transcriptie en post-transcriptie-boodschapper-preRNA-verwerking komen voor in deze interne matrix.

nucleoskeleton

Binnenin de kern bevindt zich een structuur die vergelijkbaar is met het cytoskelet in cellen die het nucleoskelet wordt genoemd, bestaande uit eiwitten zoals actine, αII-spectrin, myosine en het gigantische eiwit titine. Het bestaan ​​van deze structuur wordt echter nog steeds door onderzoekers besproken.

structuur

Het nucleoplasma is een gelatineuze substantie waarin je verschillende nucleaire structuren kunt onderscheiden, zoals hierboven genoemd.

Een van de belangrijkste componenten van het nucleoplasma zijn de ribonucleoproteïnen, samengesteld uit eiwitten en RNA gevormd door een regio rijk aan aromatische aminozuren met affiniteit voor RNA.

De ribonucleoproteïnen die in de kern worden gevonden, worden met name kleine nucleaire ribonucleoproteïnen genoemd.

Biochemische samenstelling

De chemische samenstelling van nucleoplasma complex, waaronder complexe biomoleculen zoals proteïnen en nucleaire enzymen en anorganische verbindingen zoals zouten en mineralen zoals kalium, natrium, calcium, magnesium en fosfor.

Sommige van deze ionen zijn onmisbare co-factoren van de enzymen die het DNA repliceren. Het bevat ook ATP (adenosine trifosfaat) en acetyl co-enzym A.

In het nucleoplasma zijn een reeks enzymen ingebed die nodig zijn voor de synthese van nucleïnezuren, zoals DNA en RNA. Tot de belangrijkste behoren DNA-polymerase, RNA-polymerase, NAD-synthetase, pyruvaatkinase, onder anderen.

Een van de meest voorkomende eiwitten in het nucleoplasma is de nucleoplastie, die een zuur en pentamerisch eiwit is met ongelijke domeinen aan het hoofd en de staart. De zure karakteristiek ervan weet de positieve ladingen die in de histonen aanwezig zijn af te schermen en slaagt erin zich te associëren met het nucleosoom.

Nucleosomen zijn die structuren die lijken op kralen in een ketting, gevormd door de interactie van DNA met histonen. Kleine moleculen van lipide aard zijn ook waargenomen zwevend in deze half-zijdige matrix.

functies

Het nucleoplasma is de matrix waarin een reeks essentiële reacties plaatsvindt voor het correct functioneren van de kern en de cel in het algemeen. Het is de plaats waar de synthese van DNA-, RNA- en ribosomale subeenheden plaatsvindt.

Het werkt als een soort "matras" dat de erin ondergedompelde structuren beschermt, naast een transportmiddel voor materialen.

Het dient als een suspensiemedium voor de sub-nucleaire structuren en helpt bovendien om de stabiele kernvorm te behouden, waardoor het stijfheid en hardheid krijgt.

Het bestaan ​​van verschillende metabole routes in het nucleoplasma is aangetoond, zoals in het celcytoplasma. Binnen deze biochemische routes zijn glycolyse en de citroenzuurcyclus.

De route van pentosefosfaat is ook gerapporteerd, wat pentose aan de kern geeft. Op dezelfde manier is de kern een synthesezone van NAD⁺, die werkt als co-enzymen van dehydrogenases.

Het verwerken van de messenger preARN

De verwerking van pre-mRNA vindt plaats in het nucleoplasma en vereist de aanwezigheid van kleine nucleolaire ribonucleoproteïnen, afgekort als snRNP.

Inderdaad, een van de belangrijkste actieve activiteiten die plaatsvindt in het eukaryotische nucleoplasma is de synthese, verwerking, transport en export van volwassen boodschapper-RNA's..

De ribonucleoproteïnen worden gegroepeerd om het spliceosoom of splitsingcomplex te vormen, dat een katalytisch centrum is dat verantwoordelijk is voor het verwijderen van introns uit boodschapper-RNA. Een reeks RNA-moleculen met een hoog uracilgehalte is verantwoordelijk voor de herkenning van introns.

Het spliciosoom bestaat uit ongeveer vijf kleine nucleolaire RNA's die worden gedomineerd door snRNA U1, U2, U4 / U6 en U5, naast de deelname van andere eiwitten.

Onthoud dat in eukaryoten genen worden onderbroken in een DNA-molecuul door niet-coderende regio's die introns worden genoemd en die moeten worden geëlimineerd.

De reactie van splicing integreert twee opeenvolgende stappen: de nucleofiele aanval in de 5'-snijzone door interactie met een adenosineresidu dat grenst aan de 3'-zone van het intron (passage die het exon vrijgeeft), gevolgd door de vereniging van de exonen.

referenties

1. Brachet, J. (2012). Molecular Cytology V2: Celinteracties. Elsevier.
2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). Functionele organisatie en dynamiek van de celkern. Grenzen in plantwetenschap, 5, 378.
3. Jiménez García, L.F. (2003). Cellulaire en moleculaire biologie. Pearson Education of Mexico.
4. Lammerding, J. (2011). Mechanica van de Nucleus. Uitgebreide fysiologie, 1 (2), 783-807.
5. Pederson, T. (2000). Een halve eeuw "The Nuclear Matrix." Moleculaire biologie van de cel, 11(3), 799-805.
6. Pederson, T. (2011). De Nucleus geïntroduceerd. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 3(5), a000521.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). histologie. Ed. Panamericana Medical.