ÇEKIRDEKÇIK: ÖZELLIKLERI, YAPISI, MORFOLOJISI VE IŞLEVLERI - BIYOLOJI - 2024

Çekirdekçik çekirdeğinin en önemli alanlarından biri olan bir zar ile ayrılmış bir hücre yapısıdır. Çekirdekte daha yoğun bir bölge olarak gözlenir ve üç bölgeye ayrılır: yoğun fibriler bileşen, fibriler merkez ve granüler bileşen.

Esas olarak ribozomların sentezinden ve birleşmesinden sorumludur; ancak bu yapının başka işlevleri de vardır. Nükleolus içinde ribozom biyogenez süreçlerinde yer almayan 700'den fazla protein bulunmuştur. Aynı şekilde, nükleol, farklı patolojilerin gelişiminde rol oynar.

Çekirdekçik bölgesini gözlemleyen ilk araştırmacı, iki yüzyıldan daha uzun bir süre önce 1781'de F. Fontana idi. Daha sonra, 1930'ların ortasında McClintock, Zea mays ile yaptığı deneylerde böyle bir yapıyı gözlemleyebildi. O zamandan beri yüzlerce araştırma, çekirdeğin bu bölgesinin işlevlerini ve dinamiklerini anlamaya odaklandı.

Genel özellikleri

Nükleol, ökaryotik hücrelerin çekirdeğinde yer alan belirgin bir yapıdır. Küre şeklindeki bir “bölge” dir, çünkü onu diğer nükleer bileşenlerden ayıran hiçbir biyomembran yoktur.

Mikroskop altında, hücre arayüzde olduğunda çekirdeğin bir alt bölgesi olarak görülebilir.

Ribozomları kodlayan dizilerin bulunduğu NOR'lar (İngilizce kısaltması için kromozomal nükleolar düzenleyici bölgeler) adı verilen bölgelerde düzenlenmiştir.

Bu genler, kromozomların belirli bölgelerindedir. İnsanlarda 13, 14, 15, 21 ve 22 numaralı kromozomların uydu bölgelerinde ardışık olarak organize edilirler.

Nükleolusta ribozomları oluşturan alt birimlerin transkripsiyonu, işlenmesi ve montajı gerçekleşir.

Geleneksel işlevine ek olarak, nükleolus, tümör baskılayıcı proteinler, hücre döngüsü düzenleyicileri ve hatta virüslerden proteinlerle ilgilidir.

Nükleolus proteinleri dinamiktir ve dizileri evrim boyunca korunmuş gibi görünmektedir. Bu proteinlerin sadece% 30'u ribozom biyojenezi ile ilişkilendirilmiştir.

Yapı ve morfoloji

Nükleol, elektron mikroskobu ile ayırt edilebilen üç ana bileşene bölünmüştür: yoğun fibriler bileşen, fibriler merkez ve granüler bileşen.

Genellikle heterokromatin adı verilen yoğunlaştırılmış kromatin ile çevrilidir. Nükleolusta, ribozomal RNA'nın transkripsiyonu, ribozomal öncüllerin işlenmesi ve birleştirilmesi süreçleri meydana gelir.

Nükleol, bileşenlerin nükleolar bileşenlerle ilişkilendirilebildiği ve bunlardan hızlı bir şekilde ayrılabildiği, nükleoplazma (çekirdeğin içindeki jelatinimsi madde) ile sürekli bir değişim yaratan proteinlerin dinamik bir bölgedir.

Memelilerde nükleolusun yapısı, hücre döngüsünün aşamalarına göre değişir. Aşamada, nükleolusta bir düzensizlik gözlenir ve mitotik sürecin sonunda yeniden birleşir. Nükleolustaki maksimum transkripsiyonel aktivite, S ve G2 fazlarında gözlenmiştir.

RNA polimeraz I aktivitesi, farklı fosforilasyon durumlarından etkilenebilir, dolayısıyla hücre döngüsü sırasında nükleolün aktivitesini değiştirebilir. Mitoz sırasında susturma, SL1 ve TTF-1 gibi farklı elementlerin fosforilasyonu nedeniyle oluşur.

Bununla birlikte, bu model tüm organizmalarda yaygın değildir. Örneğin, mayada nükleolus, tüm hücre bölünmesi süreci boyunca mevcuttur ve aktiftir.

Fibril merkezleri

Ribozomal RNA'yı kodlayan genler, fibriler merkezlerde bulunur. Bu merkezler, yoğun fibriler bileşenlerle çevrili açık bölgelerdir. Fibriler merkezleri, hücre tipine bağlı olarak boyut ve sayı bakımından değişkendir.

Fibriler merkezlerin özelliklerine göre belirli bir model tarif edilmiştir. Yüksek ribozom sentezine sahip hücreler, düşük sayıda fibriler merkeze sahipken, metabolizması azalmış hücrelerin (lenfositler gibi) daha büyük fibriler merkezleri vardır.

Çok aktif bir metabolizmaya sahip nöronlarda olduğu gibi, nükleolü dev bir fibriler merkeze sahip ve daha küçük merkezlerin eşlik ettiği özel durumlar vardır.

Yoğun fibril bileşen ve granüler bileşen

Yoğun fibriler bileşen ve fibriler merkezler, granülleri 15 ila 20 nm çapa sahip olan granüler bileşene gömülüdür. Transkripsiyon süreci (gen ekspresyonunun ilk adımı olarak kabul edilen DNA molekülünün RNA'ya geçişi) fibriler merkezlerin sınırlarında ve yoğun fibriler bileşeninde gerçekleşir.

Ribozomal pre-RNA'nın işlenmesi, yoğun fibriler bileşende meydana gelir ve süreç, granüler bileşene kadar uzanır. Transkriptler yoğun fibriler bileşeninde birikir ve nükleolar proteinler de yoğun fibriler bileşeninde bulunur. Ribozomların bir araya geldiği yer bu bölgededir.

Ribozomal RNA'nın gerekli proteinlerle bu montaj işlemi tamamlandıktan sonra bu ürünler sitoplazmaya ihraç edilir.

Granüler bileşen, transkripsiyon faktörleri açısından zengindir (SUMO-1 ve Ubc9 bazı örneklerdir). Tipik olarak, nükleolus heterokromatin ile çevrilidir; Bu sıkıştırılmış DNA'nın ribozomal RNA transkripsiyonunda rol oynadığı düşünülmektedir.

Memelilerde, hücrelerdeki ribozomal DNA sıkıştırılır veya susturulur. Bu organizasyon, ribozomal DNA'nın düzenlenmesi ve genomik stabilitenin korunması için önemli görünmektedir.

Nükleolar düzenleme bölgesi

Bu bölgede (NOR) ribozomal RNA'yı kodlayan genler (ribozomal DNA) gruplanır.

Bu bölgeleri oluşturan kromozomlar, incelenen türlere göre değişir. İnsanlarda, akrosantrik kromozomların uydu bölgelerinde (merkez uçlardan birinin yakınında bulunur), özellikle 13, 14, 15, 21 ve 22 çiftlerinde bulunurlar.

Ribozom DNA birimleri, kopyalanmış diziden ve RNA polimeraz I tarafından transkripsiyon için gerekli olan harici bir ayırıcıdan oluşur.

Ribozomal DNA için promoterlerde iki eleman ayırt edilebilir: merkezi olanı ve akış yukarı (akış yukarı) yerleştirilmiş bir eleman.

Özellikleri

Ribozomal RNA Şekillendirme Makineleri

Nükleolus, ribozom öncüllerinin biyosentezi için gerekli tüm bileşenlere sahip bir fabrika olarak düşünülebilir.

Genellikle rRNA olarak kısaltılan ribozomal veya ribozomal RNA (ribonükleik asit), ribozomların bir bileşenidir ve proteinlerin sentezine katılır. Bu bileşen, tüm canlı soyları için hayati önem taşır.

Ribozomal RNA, bir protein yapısının diğer bileşenleri ile birleşir. Bu bağlanma, ribozomal ön alt birimlerle sonuçlanır. Ribozomal RNA'nın sınıflandırmasına genellikle Svedberg birimlerini veya sedimantasyon katsayısını gösteren bir "S" harfi eşlik eder.

Ribozomların organizasyonu

Ribozomlar iki alt birimden oluşur: büyük veya büyük ve küçük veya küçük.

Prokaryotların ve ökaryotların ribozomal RNA'sı ayırt edilebilir. Prokaryotlarda büyük alt birim 50S'dir ve 5S ve 23S ribozomal RNA'lardan oluşur, benzer şekilde küçük alt birim 30S'dir ve yalnızca 16S ribozomal RNA'dan oluşur.

Aksine, ana alt birim (60S) 5S, 5.8S ve 28S ribozomal RNA'lardan oluşur. Küçük alt birim (40S), yalnızca 18S ribozomal RNA'dan oluşur.

Nükleolusta, 5.8S, 18S ve 28S ribozomal RNA'ları kodlayan genler bulunur. Bu ribozomal RNA'lar, RNA polimeraz I tarafından nükleolus içinde tek bir birim olarak kopyalanır. Bu işlem, bir 45S RNA öncüsü ile sonuçlanır.

Söz konusu ribozomal RNA öncüsü (45S), küçük alt birimine (40S) ve büyük alt birimin (60S) 5.8S ve 28S'sine ait olan 18S bileşenlerine bölünmelidir.

Eksik ribozomal RNA, 5S, nükleolusun dışında sentezlenir; Benzerlerinden farklı olarak, süreç RNA polimeraz III tarafından katalize edilir.

Ribozomal RNA transkripsiyonu

Bir hücrenin çok sayıda ribozomal RNA molekülüne ihtiyacı vardır. Bu yüksek gereksinimleri karşılamak için bu tür RNA'yı kodlayan genlerin birden fazla kopyası vardır.

Örneğin, insan genomunda bulunan verilere göre 5.8S, 18S ve 28S ribozomal RNA'lar için 200 kopya vardır. 5S ribozomal RNA için 2000 kopya vardır.

Süreç 45S ribozomal RNA ile başlar. 5 'ucunun yakınındaki ara parçanın çıkarılmasıyla başlar. Transkripsiyon işlemi tamamlandığında, 3 'ucunda bulunan kalan ayırıcı kaldırılır. Sonraki silme işlemlerinden sonra olgun ribozomal RNA elde edilir.

Ayrıca ribozomal RNA'nın işlenmesi, bazlarında metilasyon süreçleri ve üridinin psödouridine dönüşümü gibi bir dizi önemli modifikasyon gerektirir.

Daha sonra, nükleolusta bulunan proteinlerin ve RNA'ların eklenmesi gerçekleşir. Bunlar arasında 18S, 5.8S ve 28S ürünlerinde ribozomal RNA'ların ayrılmasına katılan küçük nükleolar RNA'lar (pRNA) vardır.

PRNA'lar, 18S ve 28S ribozomal RNA'lara tamamlayıcı dizilere sahiptir. Bu nedenle, öncül RNA'nın bazlarını modifiye edebilir, belirli bölgeleri metilleştirebilir ve psödouridin oluşumuna katılabilirler.

Ribozom montajı

Ribozomların oluşumu, ana ribozomal RNA'nın ribozomal proteinler ve 5S ile birlikte bağlanmasını içerir. Sürece dahil olan proteinler, sitoplazmada RNA polimeraz II tarafından kopyalanır ve nükleolusa taşınmaları gerekir.

Ribozomal proteinler, 45S ribozomal RNA'nın bölünmesi gerçekleşmeden önce ribozomal RNA'larla birleşmeye başlar. Ayrıldıktan sonra kalan ribozomal proteinler ve 5S ribozomal RNA eklenir.

18S ribozomal RNA olgunlaşması daha hızlı gerçekleşir. Son olarak, "preribosomal partiküller" sitoplazmaya aktarılır.

Diğer fonksiyonlar

Ribozomların biyogenezine ek olarak, son araştırmalar nükleolün çok işlevli bir varlık olduğunu bulmuştur.

Nükleolus ayrıca, snRNP'ler (spliceozom veya ekleme kompleksi oluşturmak için ön-haberci RNA ile birleşen protein ve RNA kompleksleri) ve belirli transfer RNA'lar gibi diğer RNA türlerinin işlenmesi ve olgunlaşmasında rol oynar. , mikroRNA'lar ve diğer ribonükleoprotein kompleksleri.

Nükleolus proteomunun analizi yoluyla, haberci öncesi RNA işleme, hücre döngüsü kontrolü, DNA replikasyonu ve onarımı ile ilişkili proteinler bulunmuştur. Nükleolusun protein yapısı dinamiktir ve farklı çevresel koşullar ve hücre stresi altında değişir.

Aynı şekilde, nükleolusun yanlış işleyişiyle ilişkili bir dizi patoloji vardır. Bunlar Diamond - Blackfan anemisini ve Alzheimer ve Huntington hastalığı gibi nörodejeneratif bozuklukları içerir.

Alzheimer hastalarında, sağlıklı hastalara kıyasla nükleolusun ekspresyon seviyelerinde bir değişiklik vardır.

Çekirdekçik ve kanser

5000'den fazla çalışma, kötü huylu hücre proliferasyonu ile nükleolus aktivitesi arasındaki ilişkiyi göstermiştir.

Bazı araştırmaların amacı, klinik teşhis amaçları için nükleol proteinlerini ölçmektir. Başka bir deyişle, amaç, bu proteinleri, özellikle B23, nükleolin, UBF ve RNA polimeraz I alt birimlerini bir belirteç olarak kullanarak kanser proliferasyonunu değerlendirmektir.

Öte yandan, B23 proteininin doğrudan kanser gelişimi ile ilgili olduğu bulunmuştur. Benzer şekilde, diğer nükleolar bileşenler, akut promiyelositik lösemi gibi patolojilerin gelişiminde rol oynar.

Nükleolus ve virüsler

Hem bitkilerden hem de hayvanlardan gelen virüslerin, replikasyon sürecini başarmak için nükleol proteinlere ihtiyaç duyduklarını belirtmek için yeterli kanıt vardır. Hücre viral bir enfeksiyon yaşadığında nükleolusta morfolojisi ve protein bileşimi açısından değişiklikler olur.

Virüs içeren ve nükleolusta bulunan DNA ve RNA dizilerinden gelen önemli sayıda protein bulunmuştur.

Virüsler, onları nükleolusa götüren “sinyaller” içeren viral proteinler gibi, bu alt-nükleer bölgede konumlanmalarına izin veren farklı stratejilere sahiptir. Bu etiketler, arginin ve lizin amino asitleri bakımından zengindir.

Virüslerin nükleolustaki yeri replikasyonlarını kolaylaştırır ve ayrıca patojeniklikleri için bir gereklilik gibi görünmektedir.

Referanslar

1. Boisvert, FM, van Koningsbruggen, S., Navascués, J. ve Lamond, AI (2007). Çok işlevli nükleol. Doğa incelemeleri Moleküler hücre biyolojisi, 8 (7), 574–585.
2. Boulon, S., Westman, BJ, Hutten, S., Boisvert, F.-M. ve Lamond, AI (2010). Stres Altındaki Çekirdekçik. Molecular Cell, 40 (2), 216–227.
3. Cooper, CM (2000). Hücre: Moleküler Bir Yaklaşım. 2. Baskı. Sinauer Associates. Sirri, V., Urcuqui-Inchima, S., Roussel, P. ve Hernandez-Verdun, D. (2008). Nucleolus: Büyüleyici nükleer cisim. Histokimya ve Hücre Biyolojisi, 129 (1), 13–31.
4. Horký, M., Kotala, V., Anton, M., & WESIERSKA - GADEK, J. (2002). Nükleolus ve apoptoz. New York Bilimler Akademisi Yıllıkları, 973 (1), 258-264.
5. Leung, AK ve Lamond, AI (2003). Nükleolusun dinamikleri. Ökaryotik Gen İfadesinde Kritik İncelemeler ™, 13 (1).
6. Montanaro, L., Treré, D. ve Derenzini, M. (2008). Nükleolus, Ribozomlar ve Kanser. Amerikan Patoloji Dergisi, 173 (2), 301–310. http://doi.org/10.2353/ajpath.2008.070752
7. Pederson, T. (2011). The Nucleolus. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 3 (3), a000638.
8. Tsekrekou, M., Stratigi, K. ve Chatzinikolaou, G. (2017). Nucleolus: Genom Bakım ve Onarımında. Uluslararası Moleküler Bilimler Dergisi, 18 (7), 1411.