YDINPLASMA: OMINAISUUDET, RAKENNE JA TOIMINNOT - ANATOMIA JA FYSIOLOGIA - 2026

Nucleoplasm on aine, jossa DNA: ta ja muita tumarakenteissa, kuten tumajyväset, on upotettu. Se on erotettu solusytoplasmasta ytimen kalvon läpi, mutta voi vaihtaa materiaaleja sen kanssa ydinhuokosten kautta.

Sen komponentit ovat pääasiassa vettä ja joukko sokereita, ioneja, aminohappoja sekä proteiineja ja entsyymejä, jotka osallistuvat geenin säätelyyn, näiden yli 300 muun proteiinin kuin histonien joukossa. Itse asiassa sen koostumus on samanlainen kuin solusytoplasman.

Tässä ydinnesteessä ovat myös nukleotidit, jotka ovat "rakennuspalikoita", joita käytetään DNA: n ja RNA: n rakentamiseen entsyymien ja kofaktorien avulla. Joissakin suurissa soluissa, kuten asetabularia, nukleoplasma on selvästi näkyvissä.

Nukleoplasman ajateltiin aikaisemmin koostuvan amorfisesta massasta, joka oli suljettu ytimeen, lukuun ottamatta kromatiinia ja nukleolia. Nukleoplasman sisällä on kuitenkin proteiiniverkko, joka vastaa kromatiinin ja ytimen muiden komponenttien järjestämisestä, nimeltään ydinmatriisi.

Uudet tekniikat ovat kyenneet visualisoimaan paremmin tämän komponentin ja tunnistamaan uudet rakenteet, kuten intranukleaariset levyt, ydinhuokosista syntyvät proteiinilangat ja RNA-prosessointikoneet.

Yleispiirteet, yleiset piirteet

Nukleoplasma, jota kutsutaan myös "ydinmehuksi" tai karyoplasmiksi, on protoplasminen kolloidi, jolla on sytoplasman kaltaiset ominaisuudet, suhteellisen tiheä ja rikas erilaisissa biomolekyyleissä, pääasiassa proteiineissa.

Tästä aineesta löytyy kromatiinia ja yhtä tai kahta nukleoli-nimistä elimistöä. Tässä nesteessä on myös muita valtavia rakenteita, kuten Cajal-elimet, PML-elimet, spiraalirungot tai ydinpisteet.

Messenger-preRNA: n ja transkriptiotekijöiden prosessointiin tarvittavat rakenteet ovat keskittyneet Cajal-kehoihin.

Ydinpilot näyttävät olevan samanlaisia ​​kuin Cajal-elimet, ne ovat erittäin dynaamisia ja liikkuvat kohti alueita, joilla transkriptio on aktiivinen.

PML-elimet näyttävät olevan syöpäsolujen markkereita, koska ne lisäävät uskomattoman määrää niiden määrää ytimessä.

On myös joukko pallomaisia ​​nukleaarisia kappaleita, joiden halkaisija on välillä 0,5 - 2 um ja jotka koostuvat palloista tai fibrilleistä, vaikka niiden on esiintynyt terveissä soluissa, niiden taajuus on paljon korkeampi patologisissa rakenteissa.

Seuraavassa kuvataan tärkeimmät ydinplasmaan upotetut ydinrakenteet:

tumajyväsiä

Nukleoli on erinomainen pallomainen rakenne, joka sijaitsee solun ytimen sisällä, eikä sitä rajaa minkään tyyppinen biomembraani, joka erottaa ne muusta nukleoplasmasta.

Se koostuu alueista, joita kutsutaan NOR: ksi (kromosomaaliset nukleolaariset järjestäjäalueet), joissa sijaitsevat ribosomeja koodaavat sekvenssit. Nämä geenit löytyvät kromosomien tietyiltä alueilta.

Ihmisten erityistapauksessa ne on järjestetty kromosomien 13, 14, 15, 21 ja 22 satelliittialueille.

Ytimessä tapahtuu joukko välttämättömiä prosesseja, kuten ribosomeja muodostavien alayksiköiden transkriptio, käsittely ja kokoaminen.

Toisaalta jättäen perinteisen tehtävänsä syrjään, viimeaikaiset tutkimukset ovat havainneet, että nukleoli liittyy sukua syöpäsolujen suppressoriproteiineihin, solusyklin säätelijöihin ja viruspartikkelien proteiineihin.

Subnukleaariset alueet

DNA-molekyyliä ei ole hajaantunut satunnaisesti solunukleoplasmaan, se on järjestetty erittäin spesifisesti ja kompaktillä tavalla koko evoluution ajan hyvin konservoituneiden proteiinien kanssa, joita kutsutaan histoneiksi.

DNA: n järjestämisprosessi mahdollistaa lähes neljän metrin geneettisen materiaalin tuomisen mikroskooppiseen rakenteeseen.

Tätä geneettisen materiaalin ja proteiinin yhdistystä kutsutaan kromatiiniksi. Tämä on järjestetty nukleoplasmassa määritellyille alueille tai domeeneille, ja voidaan erottaa kaksi tyyppiä: euchromatiini ja heterokromatiini.

Euchromatiini on vähemmän kompakti ja kattaa geenit, joiden transkriptio on aktiivinen, koska transkriptiotekijöillä ja muilla proteiineilla on pääsy siihen, toisin kuin heterokromatiini, joka on erittäin kompakti.

Heterokromatiinialueita löytyy reunoilta ja eukromatiineja enemmän ytimen keskustasta ja myös lähellä ydinhuokosia.

Samoin kromosomit ovat jakautuneita tietyillä alueilla, joita kutsutaan kromosomialueiksi. Toisin sanoen kromatiini ei kellu satunnaisesti nukleoplasmassa.

Ydinmatriisi

Ydinmatriisi näyttää sanelevan eri ydinosastojen organisaation.

Se on ytimen sisäinen rakenne, joka muodostuu levystä, joka on kytketty ydinhuokoskomplekseihin, nukleolaarisiin jäännöksiin ja joukosta kuitu- ja rakeisia rakenteita, jotka jakautuvat koko ytimeen ja vievät merkittävän osan siitä.

Matriisin karakterisointia yrittäneissä tutkimuksissa on päätelty, että se on liian monipuolinen määritelläkseen sen biokemiallisen ja toiminnallisen meikin.

Kerros on eräänlainen proteiineista koostuva kerros, joka vaihtelee välillä 10 - 20 nm ja on vieressä ydinkalvon sisäpinnalle. Proteiinin rakenne vaihtelee tutkitun taksonomisen ryhmän mukaan.

Laminaatin muodostavat proteiinit ovat samanlaisia ​​kuin välifilamentit ja niillä on ydinsignaloinnin lisäksi globaalit ja lieriömäiset alueet.

Mitä sisäiseen ydinmatriisiin, se sisältää suuren määrän proteiineja, joilla on sitoutumiskohta lähetti-RNA: lle ja muun tyyppiselle RNA: lle. Tässä sisäisessä matriisissa tapahtuu DNA-replikaatio, ei-nukleolaarinen transkriptio ja transkription jälkeinen lähetti preRNA-prosessointi.

Nucleoskeleton

Ytimen sisällä on solujen sytoskeletoniin verrattavissa oleva rakenne, jota kutsutaan nukleosikertaksi ja joka koostuu proteiineista, kuten aktiinista, aII-spektriinistä, myosiinista ja jättiproteiinista, nimeltään titiini. Tutkijat kiistävät kuitenkin edelleen tämän rakenteen olemassaolon.

Rakenne

Nukleoplasma on gelatiinimainen aine, jossa voidaan erottaa edellä mainitut eri ydinrakenteet.

Yksi nukleoplasman pääkomponenteista on ribonukleoproteiinit, jotka koostuvat proteiineista ja RNA: sta, joka koostuu aromaattisten aminohappojen rikkaasta alueesta, jolla on affiniteetti RNA: han.

Ytimessä olevia ribonukleoproteiineja kutsutaan spesifisesti pieniksi ytimen ribonukleoproteiineiksi.

Biokemiallinen koostumus

Nukleoplasman kemiallinen koostumus on monimutkainen, sisältäen kompleksit biomolekyylit, kuten ydinproteiinit ja entsyymit, ja myös epäorgaaniset yhdisteet, kuten suolat ja mineraalit, kuten kalium, natrium, kalsium, magnesium ja fosfori.

Jotkut näistä ioneista ovat välttämättömiä entsyymien kofaktoreita, jotka replikoivat DNA: ta. Se sisältää myös ATP (adenosiinitrifosfaatti) ja asetyylikoentsyymi A.

Nukleoplasmiin upotetaan joukko nukleiinihappojen synteesiin tarvittavia entsyymejä, kuten DNA ja RNA. Tärkeimpiä ovat mm. DNA-polymeraasi, RNA-polymeraasi, NAD-syntetaasi, pyruvaattikinaasi.

Yksi nukleoplasman runsaimmista proteiineista on nukleoplastiimi, joka on hapan ja pentameerinen proteiini, jolla on pään ja hännän epätasaiset domeenit. Sen hapan ominaisuus onnistuu suojaamaan histoneissa olevat positiiviset varaukset ja yhdistymään nukleosomiin.

Nukleosomit ovat kaulakorun helmimaisia ​​rakenteita, jotka muodostuvat DNA: n vuorovaikutuksesta histonien kanssa. Pieniä lipidimolekyylejä on myös havaittu kelluvan tässä puolipitoisessa matriisissa.

ominaisuudet

Nukleoplasma on matriisi, jossa tapahtuu joukko olennaisia ​​reaktioita ytimen ja yleensä solun moitteettomalle toiminnalle. Se on kohta, jossa tapahtuu DNA: n, RNA: n ja ribosomaalisten alayksiköiden synteesi.

Se toimii eräänlaisena "patjana", joka suojaa siihen upotettuja rakenteita ja tarjoaa lisäksi välineet materiaalien kuljettamiseen.

Se toimii suspensiovälituotteena subnukleaareihin rakenteisiin ja auttaa myös pitämään ytimen muodon vakaana antaen sille jäykkyyden ja sitkeyden.

Useiden metabolisten reittien olemassaolo nukleoplasmassa, kuten solusytoplasmassa, on osoitettu. Näissä biokemiallisissa reiteissä ovat glykolyysi ja sitruunahapposykli.

Pentoosifosfaattireitti, joka myötävaikuttaa pentoosiin ytimeen, on myös raportoitu. Samoin ydin on NAD ^+: n synteesivyöhyke, joka toimii dehydrogenaasien koentsyymeinä.

Messengerin preRNA-käsittely

Pre-mRNA: n prosessointi tapahtuu nukleoplasmassa ja vaatii pienten nukleolaaristen ribonukleoproteiinien läsnäoloa, lyhennettynä snRNP: ksi.

Yksi tärkeimmistä eukaryoottisessa nukleoplasmassa esiintyvistä aktiivisista aktiviteeteista on kypsien lähetti-RNA: ien synteesi, prosessointi, kuljetus ja vienti.

Ribonukleoproteiinit ryhmittyvät yhdessä muodostamaan silmukoosin tai silmukointikompleksin, joka on katalyyttinen keskus, joka vastaa intronien poistamisesta lähetti-RNA: sta. Intronien tunnistamisesta vastaa sarja RNA-molekyylejä, joissa on paljon urasiilia.

Spliosomi koostuu noin viidestä pienestä nukleolaarisesta RNA: sta, joita kutsutaan snRNA U1, U2, U4 / U6 ja U5 muiden proteiinien osallistumisen lisäksi.

Muistakaamme, että eukaryooteissa geenit keskeytetään DNA-molekyylissä ei-koodaavilla alueilla, joita kutsutaan introneiksi, jotka on poistettava.

Silmukointireaktio integroi kaksi peräkkäistä vaihetta: nukleofiilinen hyökkäys 5'-leikkausvyöhykkeellä vuorovaikutuksessa intronin 3'-vyöhykkeen vieressä olevan adenosiinitähteen kanssa (vaihe, joka vapauttaa eksonin), jota seuraa eksonien liitto.

Viitteet

1. Brachet, J. (2012). Molekyylisytologia V2: solujen vuorovaikutukset. Elsevier.
2. Guo, T., ja Fang, Y. (2014). Soluytimen toiminnallinen organisaatio ja dynamiikka. Frontiers in Plant Science, 5, 378.
3. Jiménez García, LF (2003). Solu- ja molekyylibiologia. Pearson Education of Mexico.
4. Lammerding, J. (2011). Ytimen mekaniikka. Kattava fysiologia, 1 (2), 783–807.
5. Pederson, T. (2000). Puoli vuosisataa "Ydinmatriisia". Solun molekyylibiologia, 11 (3), 799–805.
6. Pederson, T. (2011). Ydin esiteltiin. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 3 (5), a000521.
7. Welsch, U., ja Sobotta, J. (2008). Histologia. Panamerican Medical Ed.