Nukleoplasma Eigenschaften, Struktur und Funktionen

Die Nukleoplasma es ist die Substanz, in die DNA und andere nukleare Strukturen wie Nucleoli eingetaucht sind. Es ist durch die Kernmembran von dem zellulären Zytoplasma getrennt, kann aber Materialien durch die Kernporen mit ihm austauschen.

Seine Hauptkomponenten sind Wasser und eine Reihe von Zuckern, Ionen, Aminosäuren und Proteinen und Enzymen, die an der Genregulation beteiligt sind, darunter mehr als 300 andere Proteine ​​als Histone. Tatsächlich ähnelt seine Zusammensetzung der des zellulären Zytoplasmas.

Nukleotide werden auch innerhalb dieser Kernflüssigkeit gefunden, die die "Blöcke" sind, die für die Konstruktion von DNA und RNA verwendet werden, mit Hilfe von Enzymen und Cofaktoren. In einigen großen Zellen, wie in AcetabularieDas Nukleoplasma ist deutlich sichtbar.

Früher wurde angenommen, dass das Nukleoplasma aus einer amorphen Masse bestand, die im Kern eingeschlossen war, ausgenommen Chromatin und Nukleolus. Innerhalb des Nukleoplasmas befindet sich jedoch ein Proteinnetzwerk, das für die Organisation von Chromatin und anderen Komponenten des Zellkerns zuständig ist, die so genannte Kernmatrix.

Die neuen Techniken haben es ermöglicht, diese Komponente besser zu visualisieren und neue Strukturen wie intranukleäre Schichten, Proteinfilamente, die aus den Kernporen entstehen, und die RNA-Verarbeitungsmaschinen zu identifizieren.

Index

• 1 Allgemeine Eigenschaften
  • 1.1 Nucléolos
  • 1.2 Subnukleare Territorien
  • 1.3 Kernmatrix
  • 1.4 Nukleoskelett
• 2 Struktur
  • 2.1 Biochemische Zusammensetzung
• 3 Funktionen
  • 3.1 Verarbeitung von Messenger preARN
• 4 Referenzen

Allgemeine Eigenschaften

Das Nukleoplasma, auch "Kernsaft" oder Carioplasma genannt, ist ein protoplasmatisches Kolloid mit ähnlichen Eigenschaften wie das Zytoplasma, relativ dicht und reich an verschiedenen Biomolekülen, hauptsächlich Proteinen.

In dieser Substanz befindet sich das Chromatin und ein oder zwei Blutkörperchen, die Nukleoli genannt werden. Es gibt auch andere immense Strukturen in dieser Flüssigkeit wie Cajal Körper, PML Körper, Spiralen oder Sprenkel nuklear, unter anderem.

In den Körpern von Cajal sind die notwendigen Strukturen für die Verarbeitung von Messenger-preRNA und Transkriptionsfaktoren konzentriert.

Die Sprenkel Kernzellen scheinen den Körpern von Cajal ähnlich zu sein, sie sind sehr dynamisch und bewegen sich in Regionen, in denen die Transkription aktiv ist.

Die PML-Körper scheinen Marker von Krebszellen zu sein, da sie ihre Anzahl unglaublich innerhalb des Zellkerns erhöhen.

Es gibt auch eine Reihe von kugelförmigen Nukleolenkörpern mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 2 um, die aus Kügelchen oder Fibrillen bestehen, die, obwohl sie in gesunden Zellen berichtet wurden, in pathologischen Strukturen viel häufiger auftreten.

Die wichtigsten Kernstrukturen, die in das Nukleoplasma eingebettet sind, werden im Folgenden beschrieben:

Nucleoli

Der Nukleolus ist eine herausragende kugelförmige Struktur, die sich innerhalb des Zellkerns befindet und nicht durch irgendeine Art von Biomembran begrenzt ist, die sie vom Rest des Nukleoplasmas trennt.

Es besteht aus Regionen, die NORs genannt werden (chromosomale Nukleolusorganisatorregionen) wo sich die Sequenzen befinden, die die Ribosomen codieren. Diese Gene werden in bestimmten Regionen der Chromosomen gefunden.

Im speziellen Fall von Menschen sind sie in den Satellitenregionen der Chromosomen 13, 14, 15, 21 und 22 organisiert.

Im Nukleolus findet eine Reihe unverzichtbarer Prozesse statt, wie die Transkription, die Verarbeitung und der Zusammenbau der Untereinheiten, die die Ribosomen bilden.

Auf der anderen Seite haben jüngste Studien, abgesehen von ihrer traditionellen Funktion, herausgefunden, dass der Nukleolus mit suppressiven Proteinen von Krebszellen, Regulatoren des Zellzyklus und Proteinen von Viruspartikeln verwandt ist.

Subnukleare Territorien

Das DNA-Molekül ist nicht zufällig in dem zellulären Nukleoplasma verteilt, es ist in einer hochspezifischen und kompakten Weise mit einer Reihe von Proteinen organisiert, die in der Evolution hochgradig konserviert sind und Histone genannt werden.

Der DNA-Organisationsprozess ermöglicht die Einführung von fast vier Metern genetischem Material in eine mikroskopische Struktur.

Diese Assoziation von genetischem Material und Protein wird Chromatin genannt. Diese ist in Regionen oder Domänen organisiert, die im Nukleoplasma definiert sind, und kann zwei Arten unterscheiden: Euchromatin und Heterochromatin.

Eucromatin ist weniger kompakt und umfasst Gene, deren Transkription aktiv ist, da Transkriptionsfaktoren und andere Proteine ​​im Gegensatz zu Heterochromatin, das sehr kompakt ist, Zugang zu ihm haben.

Die Heterochromatin-Regionen liegen in der Peripherie und das Euchromatin mehr im Zentrum des Kerns und auch in der Nähe der Kernporen.

Genauso sind Chromosomen in bestimmten Zonen innerhalb des Zellkerns verteilt, die als chromosomale Territorien bezeichnet werden. Mit anderen Worten, Chromatin schwebt nicht zufällig im Nukleoplasma.

Kernmatrix

Die Organisation der verschiedenen Kernkompartimente scheint von der nuklearen Matrix diktiert zu sein.

Es ist eine innere Struktur des Kerns, der aus einer Platte besteht, die an Kernporenkomplexe, nukleoläre Reste und eine Reihe von faserigen und körnigen Strukturen gekoppelt ist, die über den Kern verteilt sind und ein beträchtliches Volumen davon einnehmen.

Die Studien, die versucht haben, die Matrix zu charakterisieren, sind zu dem Schluss gekommen, dass sie zu vielfältig sind, um ihre biochemische und funktionelle Konstitution zu definieren.

Die Folie ist eine Art Proteinverbundstoffschicht, die sich von 10 bis 20 nm erstreckt und der Innenfläche der Kernmembran gegenüberliegt. Die Proteinzusammensetzung variiert in Abhängigkeit von der untersuchten taxonomischen Gruppe.

Die Proteine, aus denen die Folie besteht, ähneln den intermediären Filamenten und weisen neben der nuklearen Signalübertragung auch kugelige und zylindrische Regionen auf.

Wie für die interne Kernmatrix enthält es eine große Anzahl von Proteinen mit einer Bindungsstelle für Messenger-RNA und andere Arten von RNA. In dieser internen Matrix findet die DNA-Replikation, die nicht-nukleoläre Transkription und die Verarbeitung von Messenger-preRNA nach der Transkription statt.

Nukleoskelett

Innerhalb des Zellkerns gibt es eine Struktur, die mit dem Zytoskelett in Zellen vergleichbar ist, das Nukleoskelett genannt wird und aus Proteinen wie Aktin, αII-Spektrin, Myosin und dem Riesenprotein Titin besteht. Die Existenz dieser Struktur wird jedoch immer noch von Forschern diskutiert.

Struktur

Das Nukleoplasma ist eine gelatinöse Substanz, in der man verschiedene oben erwähnte Kernstrukturen unterscheiden kann.

Eine der Hauptkomponenten des Nukleoplasmas sind Ribonukleoproteine, die aus Proteinen und RNA bestehen, die aus einer Region bestehen, die reich an aromatischen Aminosäuren mit Affinität für RNA ist.

Die Ribonukleoproteine, die im Kern gefunden werden, werden spezifisch als kleine nukleäre Ribonukleoproteine ​​bezeichnet.

Biochemische Zusammensetzung

Die chemische Zusammensetzung des Nukleoplasmas ist komplex, einschließlich komplexer Biomoleküle wie Kernproteine ​​und Enzyme sowie anorganischer Verbindungen wie Salze und Mineralien wie Kalium, Natrium, Calcium, Magnesium und Phosphor.

Einige dieser Ionen sind unverzichtbare Cofaktoren der Enzyme, die DNA replizieren. Es enthält auch ATP (Adenosintriphosphat) und Acetyl-Coenzym A.

Im Nukleoplasma sind eine Reihe von Enzymen eingebettet, die für die Synthese von Nukleinsäuren wie DNA und RNA notwendig sind. Zu den wichtigsten zählen unter anderem DNA-Polymerase, RNA-Polymerase, NAD-Synthetase, Pyruvatkinase.

Eines der am häufigsten vorkommenden Proteine ​​im Nukleoplasma ist die Nucleoplasty, ein saures und pentameres Protein, das an Kopf und Schwanz ungleiche Domänen aufweist. Seine Säurecharakteristik schirmt die positiven Ladungen ab, die in den Histonen vorhanden sind, und schafft es, mit dem Nukleosom zu assoziieren.

Nukleosomen sind solche Strukturen, die den Perlen in einer Kette ähnlich sind, die durch die Wechselwirkung von DNA mit Histonen gebildet werden. Kleine Moleküle von Lipidcharakter wurden ebenfalls in dieser halbwäßrigen Matrix schwimmend nachgewiesen.

Funktionen

Das Nukleoplasma ist die Matrix, in der eine Reihe von essentiellen Reaktionen für die korrekte Funktion des Kerns und der Zelle im Allgemeinen stattfindet. Es ist der Ort, an dem die Synthese von DNA, RNA und ribosomalen Untereinheiten stattfindet.

Es fungiert als eine Art "Matratze", die die darin befindlichen Strukturen schützt und gleichzeitig Material transportiert.

Es dient als Suspensionszwischenprodukt für die subnuklearen Strukturen und trägt darüber hinaus dazu bei, die Form des Kerns stabil zu halten, wodurch ihm Steifigkeit und Härte verliehen werden.

Die Existenz mehrerer Stoffwechselwege im Nukleoplasma wurde nachgewiesen, wie es im zellulären Zytoplasma vorkommt. Innerhalb dieser biochemischen Wege sind Glykolyse und der Zitronensäurezyklus.

Der Weg von Pentosephosphat wurde ebenfalls beschrieben, der dem Kern Pentose verleiht. Auf die gleiche Weise ist der Kern eine Synthesezone von NAD⁺, die als Coenzyme von Dehydrogenasen wirken.

Verarbeite den Messenger preARN

Die Verarbeitung von Prä-mRNA findet im Nukleoplasma statt und erfordert die Anwesenheit von kleinen nukleolären Ribonukleoproteinen, abgekürzt als snRNP.

In der Tat ist eine der wichtigsten aktiven Aktivitäten, die im eukaryotischen Nukleoplasma auftritt, die Synthese, die Verarbeitung, der Transport und der Export von reifen Boten-RNAs.

Die Ribonukleoproteine ​​sind gruppiert, um den Spleißosom- oder Spleißkomplex zu bilden, der ein katalytisches Zentrum ist, das für die Entfernung von Introns aus Messenger-RNA verantwortlich ist. Eine Reihe von RNA-Molekülen mit hohem Uracil-Gehalt ist für das Erkennen von Introns verantwortlich.

Das Spliciosoma besteht aus etwa fünf kleinen nukleolären RNAs, die neben der Beteiligung anderer Proteine ​​die donominierten snRNA U1, U2, U4 / U6 und U5 enthalten.

Erinnern Sie sich daran, dass in Eukaryoten Gene in einem DNA-Molekül durch nicht-kodierende Regionen, die Introns genannt werden, unterbrochen werden müssen, die eliminiert werden müssen.

Die Reaktion von Spleißen integriert zwei aufeinanderfolgende Schritte: den nukleophilen Angriff in der 5'-Cut-Off-Zone durch Wechselwirkung mit einem Adenosinrest, der an die 3'-Zone des Introns angrenzt (Passage, die das Exon freisetzt), gefolgt von der Vereinigung der Exons.

Referenzen

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