NÜKLEOPLAZMA: ÖZELLIKLERI, YAPISI VE IŞLEVLERI - ANATOMI VE PSIKOLOJI - 2024

Nükleoplazmanın DNA ve çekirdekçik gibi diğer nükleer yapılar, içine gömülü olduğu maddedir. Hücre sitoplazmasından çekirdeğin zarı yoluyla ayrılır, ancak nükleer gözenekler yoluyla onunla materyal değiştirebilir.

Bileşenleri esas olarak su ve bir dizi şeker, iyon, amino asit ve histon dışındaki 300'den fazla protein arasında gen regülasyonunda yer alan protein ve enzimlerdir. Aslında, bileşimi hücre sitoplazmasınınkine benzer.

Bu nükleer sıvının içinde, enzimlerin ve kofaktörlerin yardımıyla DNA ve RNA'nın inşasında kullanılan "yapı taşları" olan nükleotidler de vardır. Asetabularia gibi bazı büyük hücrelerde nükleoplazma açıkça görülebilir.

Nükleoplazmanın daha önce, kromatin ve nükleol hariç, çekirdek içinde yer alan amorf bir kütleden oluştuğu düşünülüyordu. Bununla birlikte, nükleoplazmanın içinde, kromatini ve çekirdeğin diğer bileşenlerini düzenlemekten sorumlu, nükleer matris adı verilen bir protein ağı vardır.

Yeni teknikler, bu bileşeni daha iyi görselleştirmeyi ve intranükleer tabakalar, nükleer gözeneklerden çıkan protein lifleri ve RNA işleme makineleri gibi yeni yapıları tanımlamayı mümkün kıldı.

Genel özellikleri

"Nükleer sıvı" veya karyoplazma olarak da adlandırılan nükleoplazma, sitoplazmaya benzer özelliklere sahip protoplazmik bir kolloiddir, nispeten yoğun ve farklı biyomoleküller, özellikle proteinler bakımından zengindir.

Bu maddede kromatin ve nükleol adı verilen bir veya iki cisim bulunur. Bu sıvıda Cajal cisimleri, PML cisimleri, spiral cisimler veya nükleer benekler gibi başka muazzam yapılar da vardır.

Haberci preRNA ve transkripsiyon faktörlerinin işlenmesi için gerekli yapılar Cajal gövdelerinde yoğunlaşmıştır.

Nükleer benekler, Cajal cisimlerine benzer görünmektedir, çok dinamiktirler ve transkripsiyonun aktif olduğu bölgelere doğru hareket ederler.

PML gövdeleri, çekirdek içindeki sayılarını inanılmaz derecede artırdıkları için kanser hücreleri için işaretler gibi görünmektedir.

Ayrıca, sağlıklı hücrelerde bildirilmiş olmalarına rağmen, patolojik yapılarda sıklıkları çok daha yüksek olan, globüller veya fibrillerden oluşan, çapı 0.5 ila 2 um arasında değişen bir dizi küresel nükleolar cisim de vardır.

Nükleoplazmaya gömülü olan en ilgili nükleer yapılar aşağıda açıklanmıştır:

Nucleoli

Nükleolus, hücrelerin çekirdeğinin içinde yer alan olağanüstü bir küresel yapıdır ve onları nükleoplazmanın geri kalanından ayıran herhangi bir biyomembran türü tarafından sınırlandırılmamıştır.

Ribozomları kodlayan dizilerin bulunduğu NOR'lar (kromozomal nükleolar düzenleyici bölgeler) adı verilen bölgelerden oluşur. Bu genler, kromozomların belirli bölgelerinde bulunur.

İnsanların özel durumunda, kromozom 13, 14, 15, 21 ve 22'nin uydu bölgelerinde düzenlenirler.

Ribozomları oluşturan alt birimlerin transkripsiyonu, işlenmesi ve montajı gibi nükleolusta bir dizi temel süreç meydana gelir.

Öte yandan, geleneksel işlevini bir kenara bırakarak, son araştırmalar nükleolusun kanser hücresi baskılayıcı proteinler, hücre döngüsü düzenleyicileri ve viral partiküllerden proteinlerle ilişkili olduğunu bulmuştur.

Alt nükleer bölgeler

DNA molekülü, hücre nükleoplazmasında rastgele dağılmaz, histon adı verilen evrim boyunca yüksek düzeyde korunmuş bir dizi proteinle oldukça spesifik ve kompakt bir şekilde düzenlenir.

DNA'yı düzenleme süreci, neredeyse dört metrelik genetik materyalin mikroskobik bir yapıya girmesine izin verir.

Genetik materyal ve proteinin bu birleşmesine kromatin denir. Bu, nükleoplazmada tanımlanan bölgeler veya alanlarda düzenlenir ve iki tür ayırt edilebilir: ökromatin ve heterokromatin.

Euchromatin daha az kompakttır ve transkripsiyonu aktif olan genleri kapsar, çünkü transkripsiyon faktörleri ve diğer proteinler, oldukça kompakt olan heterokromatinin aksine ona erişebilir.

Heterokromatin bölgeleri, periferde ve ökromatin daha çok çekirdeğin merkezinde ve ayrıca nükleer gözeneklere yakın yerlerde bulunur.

Benzer şekilde, kromozomlar, kromozom bölgeleri adı verilen çekirdek içindeki belirli alanlara dağıtılır. Başka bir deyişle, kromatin nükleoplazmada rastgele yüzmez.

Nükleer matris

Çeşitli nükleer bölümlerin organizasyonu, nükleer matris tarafından belirleniyor gibi görünüyor.

Çekirdeğin, çekirdek gözenek komplekslerine bağlanmış bir tabakadan, nükleolar kalıntılardan ve önemli bir hacmini kaplayan çekirdek boyunca dağılmış bir dizi lifli ve granüler yapıdan oluşan iç yapısıdır.

Matrisi karakterize etmeye çalışan çalışmalar, onun biyokimyasal ve fonksiyonel yapısını tanımlamak için çok çeşitli olduğu sonucuna varmıştır.

Lamina, 10 ila 20 nm arasında değişen ve çekirdek zarın iç yüzüne bitişik olan proteinlerden oluşan bir tür tabakadır. Protein yapısı, incelenen taksonomik gruba bağlı olarak değişir.

Laminayı oluşturan proteinler, ara filamanlara benzer ve nükleer sinyallemeye ek olarak, küresel ve silindirik bölgelere sahiptir.

İç nükleer matrikse gelince, haberci RNA ve diğer RNA türleri için bir bağlanma yeri olan çok sayıda protein içerir. Bu dahili matriste, DNA replikasyonu, nükleolar olmayan transkripsiyon ve transkripsiyon sonrası haberci preRNA işleme gerçekleşir.

Nükleoskeleton

Çekirdeğin içinde aktin, aII-spektrin, miyozin ve titin adı verilen dev protein gibi proteinlerden oluşan, nükleoskeleton adı verilen hücrelerde hücre iskeleti ile karşılaştırılabilir bir yapı vardır. Ancak bu yapının varlığı hala araştırmacılar tarafından tartışılmaktadır.

yapı

Nükleoplazma, yukarıda bahsedilen çeşitli nükleer yapıların ayırt edilebildiği jelatinimsi bir maddedir.

Nükleoplazmanın ana bileşenlerinden biri, RNA'ya afinitesi olan aromatik amino asitler açısından zengin bir bölgeden oluşan proteinler ve RNA'dan oluşan ribonükleoproteinlerdir.

Çekirdekte bulunan ribonükleoproteinler, özellikle küçük nükleer ribonükleoproteinler olarak adlandırılır.

Biyokimyasal bileşim

Nükleoplazmanın kimyasal bileşimi, nükleer proteinler ve enzimler gibi karmaşık biyomoleküller ve ayrıca potasyum, sodyum, kalsiyum, magnezyum ve fosfor gibi tuzlar ve mineraller gibi inorganik bileşikler de dahil olmak üzere karmaşıktır.

Bu iyonlardan bazıları DNA'yı kopyalayan enzimlerin vazgeçilmez kofaktörleridir. Ayrıca ATP (adenozin trifosfat) ve asetil koenzim A içerir.

DNA ve RNA gibi nükleik asitlerin sentezi için gerekli olan bir dizi enzim nükleoplazmanın içine yerleştirilmiştir. Bunların en önemlileri arasında, diğerleri arasında DNA polimeraz, RNA polimeraz, NAD sentetaz, piruvat kinaz bulunur.

Nükleoplazmada en bol bulunan proteinlerden biri, baş ve kuyrukta eşit olmayan alanlara sahip asidik ve pentamerik bir protein olan nükleoplastimdir. Asidik özelliği, histonlarda bulunan pozitif yükleri korumayı başarır ve nükleozom ile ilişkilendirmeyi başarır.

Nükleozomlar, DNA'nın histonlarla etkileşimi sonucu oluşan bir kolye üzerindeki boncuk benzeri yapılardır. Bu yarı sulu matris içinde yüzen küçük lipid molekülleri de tespit edilmiştir.

Özellikleri

Nükleoplazma, genel olarak çekirdeğin ve hücrenin düzgün çalışması için bir dizi temel reaksiyonun gerçekleştiği matristir. DNA, RNA ve ribozomal alt birimlerin sentezinin gerçekleştiği yerdir.

Malzemelerin taşınması için bir araç sağlamanın yanı sıra, içine daldırılan yapıları koruyan bir tür "yatak" görevi görür.

Subnükleer yapılar için bir süspansiyon ara maddesi görevi görür ve ayrıca çekirdeğin şeklini sabit tutmaya yardımcı olarak ona sertlik ve dayanıklılık kazandırır.

Hücre sitoplazmasında olduğu gibi nükleoplazmada çeşitli metabolik yolların varlığı gösterilmiştir. Bu biyokimyasal yolların içinde glikoliz ve sitrik asit döngüsü vardır.

Pentozların çekirdeğe katkıda bulunan pentoz fosfat yolu da bildirilmiştir. Aynı şekilde, çekirdek dehidrojenazların koenzimleri olarak işlev gören NAD ⁺ için bir sentez bölgesidir .

Messenger preRNA işleme

Pre-mRNA'nın işlenmesi nükleoplazmada gerçekleşir ve snRNP olarak kısaltılan küçük nükleolar ribonükleoproteinlerin varlığını gerektirir.

Aslında, ökaryotik nükleoplazmada meydana gelen en önemli aktif aktivitelerden biri, olgun haberci RNA'ların sentezi, işlenmesi, taşınması ve dışa aktarılmasıdır.

Ribonükleoproteinler, intronların haberci RNA'dan uzaklaştırılmasından sorumlu olan bir katalitik merkez olan spliceozom veya ekleme kompleksini oluşturmak için bir araya toplanır. Urasilde yüksek bir RNA molekülü serisi, intronları tanımaktan sorumludur.

Spliciosome, diğer proteinlerin katılımına ek olarak snRNA U1, U2, U4 / U6 ve U5 olarak adlandırılan yaklaşık beş küçük nükleolar RNA'dan oluşur.

Ökaryotlarda genlerin DNA molekülünde, elimine edilmesi gereken intron adı verilen kodlamayan bölgeler tarafından kesintiye uğradığını hatırlayalım.

Ekleme reaksiyonu iki ardışık adımı birleştirir: intronun 3 bölgesine bitişik bir adenozin kalıntısı ile etkileşim yoluyla 5 kesim bölgesindeki nükleofilik saldırı (eksonu serbest bırakan adım) ve ardından eksonların birleşmesi.

Referanslar

1. Brachet, J. (2012). Moleküler Sitoloji V2: Hücre Etkileşimleri. Elsevier.
2. Guo, T. ve Fang, Y. (2014). Hücre çekirdeğinin fonksiyonel organizasyonu ve dinamikleri. Bitki Biliminde Sınırlar, 5, 378.
3. Jiménez García, LF (2003). Hücresel ve moleküler biyoloji. Meksika Pearson Education.
4. Lammerding, J. (2011). Çekirdeğin Mekaniği. Kapsamlı Fizyoloji, 1 (2), 783–807.
5. Pederson, T. (2000). Yarım asırlık "The Nuclear Matrix". Hücrenin Moleküler Biyolojisi, 11 (3), 799–805.
6. Pederson, T. (2011). Çekirdek Tanıtıldı. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 3 (5), a000521.
7. Welsch, U. ve Sobotta, J. (2008). Histoloji. Panamerican Medical Ed.