Nucleoplasm Caracteristici, structură și funcții

nucleoplasma este substanța în care ADN și alte structuri nucleare, cum ar fi nucleoli, sunt scufundate. Acesta este separat de citoplasma celulară prin intermediul membranei centrale, dar poate să facă schimb de materiale cu acesta prin porii nucleari.

Componentele sale principale sunt apă și o serie de zaharuri, ioni, aminoacizi și proteine ​​și enzime implicate în reglarea genelor, dintre care mai mult de 300 de proteine, altele decât histone. De fapt, compoziția sa este similară cu cea a citoplasmei celulare.

Nucleotidele se găsesc, de asemenea, în acest fluid nuclear, care sunt "blocurile" care sunt utilizate pentru construcția ADN și ARN, cu ajutorul enzimelor și cofactorilor. În unele celule mari, ca în Acetabularia, nucleoplasma este vizibilă.

Anterior se credea că nucleoplasma constă dintr-o masă amorfă închisă în nucleu, excluzând cromatina și nucleul. Cu toate acestea, în interiorul nucleoplasmului este o rețea de proteine ​​responsabilă de organizarea cromatinei și a altor componente ale nucleului, numită matricea nucleară.

Noile tehnici au reușit să vizualizeze mai bine această componentă și să identifice noi structuri, cum ar fi foile intranucleare, filamentele proteice care apar din porii nucleari și mașinile de prelucrare a ARN-ului.

index

• 1 Caracteristici generale
  • 1.1 Nucléolos
  • 1.2 Teritorii sub-nucleare
  • 1.3 Matricea nucleară
  • 1.4 Nucleoschelet
• 2 Structura
  • 2.1 Compoziție biochimică
• 3 Funcții
  • 3.1 Prelucrarea mesagerului preARN
• 4 Referințe

Caracteristici generale

Nucleoplasmul, denumit și "sucul nuclear" sau carioplasma, este un coloid protoplasmic cu proprietăți similare cu citoplasma, relativ densă și bogată în diferite biomolecule, în principal proteine.

În această substanță se află cromatina și una sau două corpuscle numite nucleoli. Există, de asemenea, alte structuri imense în acest fluid, cum ar fi corpurile Cajal, corpurile PML, corpurile spirale sau picățele nuclear, printre altele.

În corpurile Cajal se concentrează structurile necesare pentru prelucrarea pre-ARN-ului mesager și a factorilor de transcripție.

picățele Celulele nucleare par a fi similare cu corpurile lui Cajal, sunt foarte dinamice și se îndreaptă către regiunile în care transcripția este activă.

Organismele PML par a fi markeri ai celulelor canceroase, deoarece ele își măresc incredibil numărul în nucleu.

Există, de asemenea, o serie de corpuri nucleolarice cu formă sferică care variază între 0,5 și 2 μm în diametru, compuse din globule sau fibre care, deși au fost raportate în celule sănătoase, frecvența lor este mult mai mare în structurile patologice.

Cele mai relevante structuri nucleare care sunt încorporate în nucleoplasm sunt descrise mai jos:

nucleoli

Nucleul este o structură sferică remarcabilă localizată în interiorul nucleului celulelor și nu este delimitată de niciun tip de biomembrană care le separă de restul nucleoplasmei.

Este constituită în regiuni numite NOR (regiunile organizatorilor nucleolari cromozomiali) unde sunt localizate secvențele care codifică ribozomii. Aceste gene se găsesc în anumite regiuni ale cromozomilor.

În cazul specific al oamenilor, acestea sunt organizate în regiunile prin satelit ale cromozomilor 13, 14, 15, 21 și 22.

În nucleol, se produce o serie de procese indispensabile, cum ar fi transcrierea, prelucrarea și asamblarea subunităților care alcătuiesc ribozomii.

Pe de altă parte, lăsând deoparte funcția sa tradițională, studii recente au constatat că nucleul este legat de proteine ​​supresive ale celulelor canceroase, regulatori ai ciclului celular și proteine ​​din particulele virale.

Zone sub-nucleare

Molecula ADN nu este dispersată aleatoriu în nucleoplasma celulară, este organizată într-o manieră foarte specifică și compactă, cu un set de proteine ​​foarte conservate pe parcursul evoluției numite histone.

Procesul de organizare a ADN-ului permite introducerea a aproape patru metri de material genetic într-o structură microscopică.

Această asociere de material genetic și proteine ​​se numește cromatină. Aceasta este organizată în regiuni sau domenii definite în nucleoplasm, fiind capabilă să distingă două tipuri: euchromatin și heterochromatin.

Eucromatina este mai puțin compactă și cuprinde genele a căror transcripție este activă, deoarece factorii de transcripție și alte proteine ​​au acces la ea în contrast cu heterocromatinul, care este foarte compact.

Regiunile heterochromatice sunt situate în periferie și eucromatin mai mult spre centrul nucleului și, de asemenea, aproape de porii nucleari.

În același mod, cromozomii sunt distribuiți în zone specifice din nucleul numit teritorii cromozomiale. Cu alte cuvinte, cromatina nu plutește aleator în nucleoplasmă.

Matricea nucleară

Organizarea diferitelor compartimente nucleare pare să fie dictată de matricea nucleară.

Este o structură internă a miezului compusă dintr-o foaie cuplată la complecșii de pori nucleari, reziduuri nucleolar și un set de structuri fibroase și granulare care sunt distribuite în întreg nucleul ocupând un volum semnificativ al acesteia.

Studiile care au încercat să caracterizeze matricea au concluzionat că este prea diversă pentru a defini constituția sa biochimică și funcțională.

Foaia este un tip de strat compozit de proteine ​​care se întinde de la 10 la 20 nm și se află lângă fața interioară a membranei centrale. Constituția proteinelor variază în funcție de grupul taxonomic studiat.

Proteinele care alcătuiesc foaia sunt similare cu filamentele intermediare și, pe lângă semnalarea nucleară, au zone globulare și cilindrice.

În ceea ce privește matricea nucleară internă, aceasta conține un număr mare de proteine ​​cu un situs de legare pentru ARN-ul mesager și alte tipuri de ARN. În această matrice internă apare replicarea ADN, transcripția non-nucleolară și prelucrarea pre-ARN-ului mesager după transcriere.

nucleoskeleton

În interiorul nucleului există o structură comparabilă cu cea a citoscheletului din celule numită nucleoschelet, alcătuit din proteine ​​cum ar fi actina, α-spectrinul, miozina și proteina gigantică numită titină. Cu toate acestea, existența acestei structuri este încă dezbătută de cercetători.

structură

Nucleoplasma este o substanță gelatinoasă în care puteți distinge diferitele structuri nucleare menționate mai sus.

Unul dintre principalele componente ale nucleoplasmei sunt ribonucleoproteinele, compuse din proteine ​​și ARN constituite dintr-o regiune bogată în aminoacizi aromatici cu afinitate pentru ARN.

Ribonucleoproteinele găsite în nucleu sunt denumite în mod specific ribonucleoproteine ​​nucleare mici.

Compoziție biochimică

Compoziția chimică a nucleoplasmei este complexă, incluzând biomolecule complexe, cum ar fi proteine ​​nucleare și enzime, precum și compuși anorganici, cum ar fi săruri și minerale cum ar fi potasiu, sodiu, calciu, magneziu și fosfor.

Unii dintre acești ioni sunt cofactori indispensabili ai enzimelor care replică ADN. De asemenea, conține ATP (adenozin trifosfat) și acetil coenzima A.

În nucleoplasm sunt încorporate o serie de enzime necesare pentru sinteza acizilor nucleici, cum ar fi ADN și ARN. Printre cele mai importante sunt ADN polimeraza, ARN polimeraza, NAD sintetaza, piruvat kinaza, printre altele.

Una dintre cele mai abundente proteine ​​din nucleoplasmă este nucleoplastia, care este o proteină acidă și pentamerică care are domenii inegale pe cap și pe coadă. Caracteristica sa acidă reușește să protejeze încărcăturile pozitive prezente în histone și reușește să se asocieze cu nucleozomul.

Nucleozomii sunt acele structuri similare cu perlele dintr-un colier, formate prin interacțiunea ADN-ului cu histonele. Mici molecule de natură lipidică au fost de asemenea detectate plutitoare în această matrice semi-apoasă.

funcții

Nucleoplasma este matricea în care are loc o serie de reacții esențiale pentru funcționarea corectă a nucleului și a celulei în general. Este locul unde are loc sinteza subunităților de ADN, ARN și ribozomal.

Funcționează ca un fel de "saltea" care protejează structurile scufundate în el, precum și un mijloc de transport al materialelor.

Acesta servește ca intermediar de suspensie pentru structurile subnucleare și, în plus, ajută la menținerea stabilă a miezului, conferindu-i rigiditate și duritate.

Existența mai multor căi metabolice în nucleoplasmă a fost demonstrată, așa cum se întâmplă în citoplasma celulară. În aceste căi biochimice se află glicoliza și ciclul acidului citric.

S-a raportat, de asemenea, calea fosfatului de pentoză, care dă pentoză nucleului. În același mod, nucleul este o zonă de sinteză a NAD⁺, care funcționează ca coenzime de dehidrogenaze.

Prelucrarea mesei preARN

Prelucrarea pre-ARNm are loc în nucleoplasmă și necesită prezența ribonucleoproteinelor nucleolice mici, abreviate ca snRNP.

Într-adevăr, una dintre cele mai importante activități active care apare în nucleoplasmul eucariot este sinteza, prelucrarea, transportul și exportul ARN-urilor mesager mature.

Ribonucleoproteinele sunt grupate pentru a forma complexul spliceosome sau splicing, care este un centru catalitic responsabil pentru îndepărtarea intronilor de la ARN mesager. O serie de molecule de ARN cu conținut ridicat de uracil este responsabilă de recunoașterea intronilor.

Spliciosomul este compus din circa cinci ARN nucleotidici micronieri snRNA dONININAT U1, U2, U4 / U6 și U5, în plus față de participarea altor proteine.

Amintiți-vă că în eucariote, genele sunt întrerupte într-o moleculă de ADN prin zone necodificate numite introni care trebuie eliminate.

Reacția lui despicare integrează două etape consecutive: atacul nucleofil asupra regiunii de tăiere 5 „prin interacțiunea cu un rest de adenozină adiacent 3“ intron (pas eliberează exon) urmată de legarea exonilor.

referințe

1. Brachet, J. (2012). Interacțiuni celulare moleculare V2: Interacțiuni celulare. Elsevier.
2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). Organizarea funcțională și dinamica nucleului celular. Frontiere în știința plantelor, 5, 378.
3. Jiménez García, L. F. (2003). Biologie celulară și moleculară. Pearson Education din Mexic.
4. Lammerding, J. (2011). Mecanica nucleului. Fiziologia completă, 1 (2), 783-807.
5. Pederson, T. (2000). O jumătate de secol de „The Matrix nucleare.“ Biologie moleculară a celulei, 11(3), 799-805.
6. Pederson, T. (2011). Nucleul introdus. Cold Spring Harbor Perspective în biologie, 3(5), a000521.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). histologie. Ed. Panamericana Medical.