NUKLEOPLAZMA: JELLEMZŐK, FELÉPÍTÉS ÉS FUNKCIÓK - ANATÓMIA ÉS FIZIOLÓGIA - 2026

A nukleoplazma az az anyag, amelybe a DNS és más nukleáris struktúrák, például a nukleoliák beágyazódnak. Elkülönül a sejt citoplazmájától a sejtmag membránján keresztül, de anyagcsere lehet vele a nukleáris pórusokon keresztül.

Ennek alkotóelemei elsősorban víz és egy sor cukortartalom, ionok, aminosav, valamint a génszabályozásban részt vevő fehérjék és enzimek, ezen belül a hisztonokon kívüli több mint 300 fehérje. Valójában összetétele hasonló a sejt citoplazma összetételéhez.

Ezen a nukleáris folyadékon belül nukleotidok is vannak, amelyek "építőelemei" a DNS és RNS előállításához, enzimek és kofaktorok segítségével. Néhány nagy sejtben, mint például az acetabularia, a nukleoplazma jól látható.

A nukleoplazma korábban úgy gondolták, hogy egy amorf tömegből áll, amely a magba záródik, kivéve a kromatint és a nukleolust. A nukleoplazma belsejében azonban van egy fehérjehálózat, amely a kromatin és a mag más alkotóelemeinek, az úgynevezett nukleáris mátrixnak a szervezéséért felel.

Az új technikák képesek voltak ezen alkotóelem jobb megjelenítésére és olyan új struktúrák azonosítására, mint például az intranukleáris lemezek, a nukleáris pórusokból származó proteinszálak és az RNS-feldolgozó gépek.

Általános tulajdonságok

A nukleoplazma, más néven "nukleáris lé" vagy karioplazma, egy protoplazma kolloid, amelynek tulajdonságai hasonlóak a citoplazmához, viszonylag sűrű és gazdag különféle biomolekulákban, főleg fehérjékben.

Ebben az anyagban található a kromatin és egy vagy két nukleoliák, azaz nukleoliák. Más óriási struktúrák is vannak ebben a folyadékban, például Cajal testek, PML testek, spirál testek vagy nukleáris foltok.

A messenger preRNS és transzkripciós faktorok feldolgozásához szükséges struktúrák a Cajal testekben koncentrálódnak.

A nukleáris foltok hasonlóak a Cajal testhez, nagyon dinamikusak és olyan régiók felé mozognak, ahol aktív a transzkripció.

Úgy tűnik, hogy a PML testek markerek a rákos sejtek számára, mivel hihetetlenül növelik számuk a magban.

Van még egy olyan gömb alakú, 0,5 és 2 μm átmérőjű nukleáris testek sorozatát, amelyek gömbökből vagy rostokból állnak, amelyek - bár egészséges sejtekben jelentettek - ezek gyakorisága sokkal magasabb a kóros struktúrákban.

A nukleoplazmába ágyazott legfontosabb nukleáris szerkezeteket az alábbiakban ismertetjük:

nucleolusok

A sejtmag egy kiemelkedő gömb alakú szerkezet, amely a sejtek magjában helyezkedik el, és nem korlátozható semmilyen olyan biomembránnal, amely elválasztja őket a nukleoplazma többi részétől.

NORs-nek nevezett régiókból áll (kromoszómális nukleáris szervező régiók), ahol a riboszómákat kódoló szekvenciák találhatók. Ezeket a géneket a kromoszómák meghatározott régióiban találják meg.

Az emberek konkrét esetben a 13., 14., 15., 21. és 22. kromoszóma szatellit régióiban szerveződnek.

A nukleolusban számos alapvető folyamat zajlik, mint például a riboszómákat alkotó alegységek transzkripciója, feldolgozása és összeállítása.

Másrészt, hagyva a hagyományos funkcióját, a közelmúltbeli kutatások azt találták, hogy a nukleolus kapcsolatban áll a rákos sejt szuppresszor fehérjékkel, a sejtciklus-szabályozókkal és a vírusrészecskék fehérjéivel.

Alnukleáris területek

A DNS-molekula nem véletlenszerűen diszpergálódik a sejtmag-plazmában, hanem rendkívül specifikus és kompakt módon van kialakítva az evolúció során az egész evolúció során tartósan konzervált fehérjékkel, hisztonok néven.

A DNS szervezésének folyamata lehetővé teszi majdnem négy méter genetikai anyag bevezetését a mikroszkopikus szerkezetbe.

A genetikai anyag és a fehérje ezt a társulását kromatinnak nevezik. Ez a nukleoplazmában meghatározott régiókban vagy doménekben van elrendezve, és képes kétféle megkülönböztetésre: euchromatin és heterochromatin.

Az euchromatin kevésbé kompakt és olyan géneket foglal magában, amelyek aktív transzkripciója létezik, mivel a transzkripciós faktorok és más fehérjék hozzáférhetnek ehhez, szemben a heterochromatinnal, amely nagyon kompakt.

A heterokromatin régiók a periférián, az euchromatin pedig inkább a mag középpontjában és a nukleáris pórusok közelében helyezkednek el.

Hasonlóképpen, a kromoszómák eloszlanak a mag bizonyos területein, úgynevezett kromoszómális területek. Más szavakkal, a kromatin nem véletlenszerűen úszó a nukleoplazmában.

Nukleáris mátrix

A különféle nukleáris részek felépítését a nukleáris mátrix diktálja.

Ez a mag belső szerkezete, amely egy lemezből áll összekapcsolva a nukleáris póruskomplexekkel, nukleáris maradványokkal, valamint egy szálas és szemcsés szerkezetből álló csoportból, amelyek az egész atommagban eloszlanak, és jelentős részét foglalják el.

A mátrix jellemzésére megkísérelt tanulmányok arra a következtetésre jutottak, hogy túl sokrétű a biokémiai és funkcionális felépítés meghatározása.

A réteg olyan fajta, fehérjékből álló réteg, amelynek tartománya 10-20 nm, és a magmembrán belső felületéhez viszonyítva van. A fehérje alkotása a vizsgált taxonómiai csoporttól függően változik.

A rétegeket alkotó fehérjék hasonlóak a közbenső filamentumokhoz, és a nukleáris jelátvitel mellett globális és hengeres régiókkal is rendelkeznek.

Ami a belső nukleáris mátrixot illeti, nagyszámú fehérjét tartalmaz, amelyek kötőhelye a messenger RNS-hez és más típusú RNS-hez. Ebben a belső mátrixban megtörténik a DNS replikáció, nem nukleoláris transzkripció és poszt-transzkripciós messenger preRNS feldolgozás.

Nucleoskeleton

A magon belül van egy olyan szerkezet, amely a sejtvázhoz hasonló, a nukleoszkeletonnak nevezett sejtekben, olyan fehérjékből áll, mint aktin, αII-spektrin, miozin és a titinnek nevezett óriási protein. Ennek a struktúrának a létezését azonban a kutatók még mindig vitatják.

Szerkezet

A nukleoplazma zselatin anyag, amelyben a fent említett különféle nukleáris struktúrák megkülönböztethetők.

A nukleoplazma egyik fő alkotóeleme a ribonukleoproteinek, amelyek fehérjékből és RNS-ből állnak, aromás aminosavakban gazdag, RNS-hez affinitással rendelkező régióból.

A magban található ribonukleoproteineket kifejezetten kis nukleáris ribonukleoproteineknek nevezzük.

Biokémiai összetétel

A nukleoplazma kémiai összetétele összetett, beleértve komplex biomolekulákat, például nukleáris proteineket és enzimeket, valamint szervetlen vegyületeket, például sókat és ásványokat, például káliumot, nátriumot, kalciumot, magnéziumot és foszfort.

Ezek közül az ionok közül néhány elengedhetetlen az enzimek kofaktoraiként, amelyek a DNS-t replikálják. Tartalmaz továbbá ATP-t (adenozin-trifoszfát) és A-acetil-koenzimet.

A nukleinsavak szintéziséhez szükséges enzimek sorát, például a DNS-t és az RNS-t beágyazzák a nukleoplazmába. A legfontosabbak között szerepel a DNS-polimeráz, az RNS-polimeráz, a NAD-szintetáz, a piruvát-kináz.

Az egyik leggyakoribb fehérje a nukleoplazmában a nukleoplasztim, amely egy savas és pentamerikus fehérje, amelynek a feje és a farka egyenlőtlen doménekkel rendelkezik. Savas tulajdonsága képes megóvni a hisztonokban lévő pozitív töltéseket, és képes társulni a nukleoszómához.

A nukleoszómák azok a gyöngyszerű szerkezetek, amelyek egy nyakláncon alakulnak ki, és amelyet a DNS kölcsönhatásba lép a hisztonokkal. Ebben a félvizes mátrixban úsztak kis lipid molekulák is.

Jellemzők

A nukleoplazma az a mátrix, ahol alapvető reakciók sorozata zajlik a mag és általában a sejt megfelelő működése érdekében. Ez az a hely, ahol a DNS, az RNS és a riboszómális alegységek szintézise megtörténik.

Ez egyfajta "matrac "ként működik, amely megvédi a benne merített szerkezeteket, és az anyagok szállítására szolgáló eszköz mellett biztosítja.

Szuszpenziós közbenső termékként szolgál a szubnukleáris struktúrákhoz, és elősegíti a mag formájának stabilitását, merevséget és szilárdságot biztosítva.

Bizonyították, hogy a nukleoplazmában számos metabolikus út létezik, akárcsak a sejt citoplazmában. Ezen biokémiai utakon belül vannak a glikolízis és a citromsav-ciklus.

A pentóz-foszfát útjáról, amely hozzájárul a pentózisok kialakulásához a magban, szintén beszámoltak. Ugyanígy, a mag a NAD ⁺ szintézis zónája, amely dehidrogenázok koenzimjeként funkcionál.

Messenger preRNS feldolgozása

Az pre-mRNS feldolgozása a nukleoplazmában zajlik, és megköveteli a kis nukleoláris ribonukleoproteinek jelenlétét, rövidítve snRNP-ként.

Valójában az eukarióta nukleoplazmában bekövetkező egyik legfontosabb aktív tevékenység az érett messenger RNS-ek szintézise, ​​feldolgozása, transzportja és exportja.

A ribonukleoproteinek együttesen képezik a spliciceoszóma vagy splicing komplexet, amely katalitikus központ, amely felelős az intronok eltávolításában a messenger RNS-ből. Az intronok felismeréséért az uracilban magas RNS-molekulák szerepelnek.

A splicioszóma körülbelül öt apró nukleáris RNS-ből áll, úgynevezett snRNA U1, U2, U4 / U6 és U5, más proteinek részvétele mellett.

Ne felejtsük el, hogy az eukariótákban a géneket a DNS-molekulában olyan nem kódoló régiók szakítják meg, amelyeket intronoknak hívnak, amelyeket el kell távolítani.

A splicing reakció két egymást követő lépést integrál: a nukleofil támadást az 5 'vágott zónában az intron 3' zónája melletti adenozinmaradékkal való kölcsönhatás révén (az exont felszabadító lépés), majd az exonok unióját követve.

Irodalom

1. Brachet, J. (2012). Molekuláris citológia V2: Sejt kölcsönhatások. Elsevier.
2. Guo, T. és Fang, Y. (2014). A sejtmag funkcionális felépítése és dinamikája. Frontiers in Plant Science, 5, 378.
3. Jiménez García, LF (2003). Sejtes és molekuláris biológia. Pearson Education of Mexico.
4. Lammerding, J. (2011). A atommag mechanikája. Átfogó fiziológia, 1 (2), 783–807.
5. Pederson, T. (2000). Fél évszázados "A nukleáris mátrix". A sejt molekuláris biológiája, 11 (3), 799–805.
6. Pederson, T. (2011). Bevezették a magot. Cold Spring Harbor perspektívák a biológiában, 3 (5), a000521.
7. Welsch, U. és Sobotta, J. (2008). Szövettan. Panamerican Medical Ed.