Caratteristiche, struttura e funzioni dei nucleoplasmi

il nucleoplasma è la sostanza in cui il DNA e altre strutture nucleari, come i nucleoli, sono immersi. È separato dal citoplasma cellulare per mezzo della membrana del nucleo, ma può scambiare materiali con esso attraverso i pori nucleari.

I suoi componenti principali sono acqua e una serie di zuccheri, ioni, amminoacidi e proteine ​​ed enzimi coinvolti nella regolazione genica, tra cui oltre 300 proteine ​​diverse dagli istoni. In realtà, la sua composizione è simile a quella del citoplasma cellulare.

Nucleotidi si trovano anche all'interno di questo fluido nucleare, che sono i "blocchi" che vengono utilizzati per la costruzione del DNA e dell'RNA, con l'aiuto di enzimi e cofattori. In alcune grandi cellule, come in Acetabularia, il nucleoplasma è chiaramente visibile.

In precedenza si pensava che il nucleoplasma consistesse in una massa amorfa racchiusa nel nucleo, escludendo la cromatina e il nucleolo. Tuttavia, all'interno del nucleoplasma c'è una rete proteica responsabile dell'organizzazione della cromatina e di altri componenti del nucleo, chiamata matrice nucleare.

Le nuove tecniche sono riuscite a visualizzare meglio questo componente e ad identificare nuove strutture come fogli intranucleari, filamenti proteici che emergono dai pori nucleari e dai macchinari di lavorazione dell'RNA.

indice

• 1 Caratteristiche generali
  • 1.1 Nucléolos
  • 1.2 Territori subnucleari
  • 1.3 Matrice nucleare
  • 1.4 Nucleoskeleton
• 2 Struttura
  • 2.1 Composizione biochimica
• 3 funzioni
  • 3.1 Elaborazione di messaggistica preARN
• 4 riferimenti

Caratteristiche generali

Il nucleoplasma, detto anche "succo nucleare" o carioplasma, è un colloide protoplasmatico con proprietà simili al citoplasma, relativamente denso e ricco di diverse biomolecole, principalmente proteine.

In questa sostanza è la cromatina e uno o due corpuscoli chiamati nucleoli. Ci sono anche altre strutture immense in questo fluido come corpi di Cajal, corpi di PML, corpi a spirale o macchioline nucleare, tra gli altri.

Nei corpi di Cajal sono concentrate le strutture necessarie per l'elaborazione di preRNA messaggero e fattori di trascrizione.

il macchioline Le cellule nucleari sembrano essere simili ai corpi di Cajal, sono molto dinamiche e si muovono verso regioni in cui la trascrizione è attiva.

I corpi PML sembrano essere marcatori di cellule tumorali, dal momento che aumentano il loro numero incredibilmente all'interno del nucleo.

Esiste anche una serie di corpi nucleolari di forma sferica che variano tra 0,5 e 2 μm di diametro, composti da globuli o fibrille che, sebbene siano stati riportati in cellule sane, la loro frequenza è molto più elevata nelle strutture patologiche.

Le strutture nucleari più rilevanti che sono incorporate nel nucleoplasma sono descritte di seguito:

nucleoli

Il nucleolo è un'eccezionale struttura sferica situata all'interno del nucleo delle cellule e non è delimitata da alcun tipo di biomembrana che li separi dal resto del nucleoplasma.

È costituito da regioni chiamate NOR (regioni organolettiche cromosomiche) dove si trovano le sequenze che codificano i ribosomi. Questi geni si trovano in regioni specifiche dei cromosomi.

Nel caso specifico degli umani, sono organizzati nelle regioni satellite dei cromosomi 13, 14, 15, 21 e 22.

Nel nucleolo avviene una serie di processi indispensabili, come la trascrizione, l'elaborazione e l'assemblaggio delle subunità che formano i ribosomi.

D'altra parte, lasciando da parte la sua funzione tradizionale, studi recenti hanno scoperto che il nucleolo è legato alle proteine ​​soppressive delle cellule cancerose, ai regolatori del ciclo cellulare e alle proteine ​​delle particelle virali.

Territori subnucleari

La molecola del DNA non è dispersa casualmente nel nucleoplasma cellulare, è organizzata in modo altamente specifico e compatto con un insieme di proteine ​​altamente conservate durante l'evoluzione chiamate istoni.

Il processo di organizzazione del DNA consente di introdurre quasi quattro metri di materiale genetico in una struttura microscopica.

Questa associazione di materiale genetico e proteine ​​è chiamata cromatina. Questo è organizzato in regioni o domini definiti nel nucleoplasma, essendo in grado di distinguere due tipi: eucromatina ed eterocromatina.

L'eucromatina è meno compatta e comprende geni la cui trascrizione è attiva, poiché i fattori di trascrizione e altre proteine ​​hanno accesso ad essa in contrasto con l'eterocromatina, che è altamente compatta.

Le regioni di eterocromatina si trovano nella periferia e l'eucromatina più al centro del nucleo, e anche vicino ai pori nucleari.

Allo stesso modo, i cromosomi sono distribuiti in zone specifiche all'interno del nucleo chiamato territori cromosomici. In altre parole, la cromatina non fluttua in modo casuale nel nucleoplasma.

Matrice nucleare

L'organizzazione dei diversi compartimenti nucleari sembra essere dettata dalla matrice nucleare.

Si tratta di una struttura di nucleo interno comprende un foglio accoppiato ai complessi dei pori nucleari, residui nucleolari e una serie di strutture fibrose e granulari che sono distribuiti in tutto il nucleo che occupa un grande volume.

Gli studi che hanno cercato di caratterizzare la matrice hanno concluso che è troppo diversificato per definire la sua costituzione biochimica e funzionale.

Il foglio è un tipo di strato composito di proteine ​​che si estende da 10 a 20 nm e viene giustapposto alla faccia interna della membrana del nucleo. La costituzione delle proteine ​​varia a seconda del gruppo tassonomico studiato.

Le proteine ​​che compongono il foglio sono simili ai filamenti intermedi e, oltre alla segnalazione nucleare, hanno regioni globulari e cilindriche.

Per quanto riguarda la matrice nucleare interna, contiene un elevato numero di proteine ​​con un sito di legame per l'RNA messaggero e altri tipi di RNA. In questa matrice interna si verifica la replicazione del DNA, la trascrizione non nucleolare e l'elaborazione del preRNA messaggero dopo la trascrizione.

nucleoscheletro

All'interno del nucleo c'è una struttura paragonabile al citoscheletro in cellule chiamate nucleoscheletro costituito da proteine ​​quali actina, αII-spettrina, miosina e gigante chiamata proteina titina. Tuttavia, l'esistenza di questa struttura è ancora dibattuta dai ricercatori.

struttura

Il nucleoplasma è una sostanza gelatinosa in cui è possibile distinguere varie strutture nucleari, sopra menzionate.

Uno dei principali componenti della nucleoplasma ribonucleoproteico sono composte di proteine ​​e RNA costituito da una regione ricca di aminoacidi aromatici con affinità per l'RNA.

Le ribonucleoproteine ​​trovate nel nucleo sono specificamente chiamate ribonucleoproteine ​​nucleari di piccole dimensioni.

Composizione biochimica

La composizione chimica di nucleoplasma è complessa, compresi biomolecole complesse quali le proteine ​​ed enzimi nucleari e composti inorganici come sali e minerali come potassio, sodio, calcio, magnesio e fosforo.

Alcuni di questi ioni sono cofattori indispensabili degli enzimi che replicano il DNA. Contiene anche ATP (adenosina trifosfato) e acetil coenzima A.

Nel nucleoplasma sono incorporati una serie di enzimi necessari per la sintesi di acidi nucleici, come il DNA e l'RNA. Tra i più importanti ci sono DNA polimerasi, RNA polimerasi, NAD sintetasi, piruvato chinasi, tra gli altri.

Una delle proteine ​​più abbondanti di nucleoplasm è nucleoplastima, che è una proteina acida e pentameric avente domini testa e di coda disuguale. La sua caratteristica acida riesce a schermare le cariche positive presenti negli istoni e riesce ad associarsi con il nucleosoma.

I nucleosomi sono quelle strutture simili alle perle in una collana, formate dall'interazione del DNA con gli istoni. Piccole molecole di natura lipidica sono state rilevate fluttuanti in questa matrice semi-acquosa.

funzioni

Il nucleoplasma è la matrice in cui avvengono una serie di reazioni essenziali per il corretto funzionamento del nucleo e della cellula in generale. È il luogo in cui si verifica la sintesi di subunità di DNA, RNA e ribosomiale.

Funziona come una sorta di "materasso" che protegge le strutture immerse in esso, oltre a fornire un mezzo di trasporto dei materiali.

Serve come intermedio per la sospensione strutture subnucleare e aiuta anche mantenere nucleo forma stabile, dando rigidità e durezza.

L'esistenza di diverse vie metaboliche nel nucleoplasma è stata dimostrata, come avviene nel citoplasma cellulare. All'interno di questi percorsi biochimici ci sono la glicolisi e il ciclo dell'acido citrico.

È stata anche riportata la via del pentoso fosfato, che dà pentoso al nucleo. Allo stesso modo, il nucleo è una zona di sintesi del NAD⁺, che funziona come coenzima di deidrogenasi.

Elaborazione del messaggero preARN

Il procesamiendo pre-mRNA avviene nel nucleoplasma e richiede la presenza di piccole ribonucleoproteina nucleolare, come si abbreviato uno snRNP.

In effetti, una delle più importanti attività di attivi che si verificano nel nucleoplasma eucarionte è la sintesi, l'elaborazione, il trasporto e l'esportazione di RNA messaggero maturo.

Ribonucleoproteins sono raggruppati per formare la giunzione spliceosome e complessa, che è responsabile per la rimozione centro catalitica degli introni RNA messaggero. Una serie di molecole di RNA con alto contenuto di uracile è responsabile del riconoscimento degli introni.

L'espliciosoma è composto da cinque piccoli RNA nucleolare donominados snRNA U1, U2, U4 / U6 e U5, oltre alla partecipazione di altre proteine.

Ricordiamo che negli eucarioti i geni sono interrotti in una molecola di DNA da regioni non codificanti chiamate introni che devono essere eliminate.

La reazione di splicing integra due fasi consecutive: l'attacco nucleofilo sulla zona di taglio 5 'per interazione con un residuo adenosina adiacente 3' introne (passo libera l'esone) seguito dal legame di esoni.

riferimenti

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