Karakteristik, Struktur, dan Fungsi Nukleoplasma



itu nukleoplasma itu adalah zat di mana DNA dan struktur nuklir lainnya, seperti nukleolus, terbenam. Ini dipisahkan dari sitoplasma seluler melalui membran inti, tetapi dapat bertukar bahan dengannya melalui pori-pori nuklir.

Komponen utamanya adalah air dan serangkaian gula, ion, asam amino, dan protein serta enzim yang terlibat dalam regulasi gen, di antaranya lebih dari 300 protein selain histone. Faktanya, komposisinya mirip dengan sitoplasma seluler.

Nukleotida juga ditemukan dalam cairan nuklir ini, yang merupakan "blok" yang digunakan untuk konstruksi DNA dan RNA, dengan bantuan enzim dan kofaktor. Dalam beberapa sel besar, seperti pada acetabularia, nukleoplasma terlihat jelas.

Sebelumnya diperkirakan bahwa nukleoplasma terdiri dari massa amorf yang tertutup dalam nukleus, tidak termasuk kromatin dan nukleolus. Namun, di dalam nukleoplasma adalah jaringan protein yang bertanggung jawab untuk mengatur kromatin dan komponen lain dari nukleus, yang disebut matriks nuklir.

Teknik-teknik baru telah berhasil memvisualisasikan komponen ini dengan lebih baik dan mengidentifikasi struktur baru seperti lembaran intranuklear, filamen protein yang muncul dari pori-pori nuklir dan mesin pengolah RNA..

Indeks

  • 1 Karakteristik umum
    • 1.1 Nukleoli
    • 1.2 Wilayah subnuklir
    • 1.3 Matriks nuklir
    • 1.4 Nukleoskeleton
  • 2 Struktur
    • 2.1 Komposisi biokimia
  • 3 Fungsi
    • 3.1 Memproses preARN messenger
  • 4 Referensi

Karakteristik umum

Nukleoplasma, juga disebut "jus nuklir" atau carioplasma, adalah koloid protoplasma dengan sifat yang mirip dengan sitoplasma, relatif padat dan kaya akan berbagai biomolekul, terutama protein..

Dalam zat ini adalah kromatin dan satu atau dua sel yang disebut nukleolus. Ada juga struktur besar lainnya dalam cairan ini seperti tubuh Cajal, tubuh PML, tubuh spiral atau bintik-bintik nuklir, antara lain.

Dalam tubuh Cajal terkonsentrasi struktur yang diperlukan untuk pemrosesan pesan preRNA dan faktor transkripsi.

itu bintik-bintik Sel-sel nuklir tampaknya mirip dengan tubuh Cajal, mereka sangat dinamis dan bergerak menuju daerah di mana transkripsi aktif.

Tubuh PML tampaknya menjadi penanda sel kanker, karena mereka meningkatkan jumlah mereka secara luar biasa di dalam nukleus.

Ada juga serangkaian tubuh nukleolus dengan bentuk bulat yang berkisar antara 0,5 dan 2 μm dengan diameter, terdiri dari gumpalan atau fibril yang, meskipun mereka telah dilaporkan dalam sel sehat, frekuensinya jauh lebih tinggi dalam struktur patologis.

Struktur nuklir paling relevan yang tertanam dalam nukleoplasma dijelaskan di bawah ini:

Nukleoli

Nukleolus adalah struktur bola yang luar biasa yang terletak di dalam nukleus sel dan tidak dibatasi oleh jenis biomembran apa pun yang memisahkan mereka dari sisa nukleoplasma..

Itu didasari di daerah yang disebut NOR (daerah penyelenggara nukleolus kromosom) tempat urutan pengkodean untuk ribosom berada. Gen-gen ini ditemukan di daerah kromosom tertentu.

Dalam kasus spesifik manusia, mereka diatur dalam wilayah satelit kromosom 13, 14, 15, 21 dan 22.

Sejumlah proses yang sangat diperlukan terjadi dalam nukleolus, seperti transkripsi, pemrosesan, dan perakitan subunit yang membentuk ribosom..

Di sisi lain, mengesampingkan fungsi tradisionalnya, penelitian baru-baru ini menemukan bahwa nukleolus berhubungan dengan protein penekan sel kanker, pengatur siklus sel dan protein dari partikel virus..

Wilayah subnuklir

Molekul DNA tidak tersebar secara acak dalam nukleoplasma seluler, ia diatur dalam cara yang sangat spesifik dan kompak dengan seperangkat protein yang sangat terkonservasi sepanjang evolusi yang disebut histones..

Proses organisasi DNA memungkinkan untuk memasukkan hampir empat meter materi genetik ke dalam struktur mikroskopis.

Asosiasi bahan genetik dan protein ini disebut kromatin. Ini diatur dalam wilayah atau domain yang didefinisikan dalam nukleoplasma, yang dapat membedakan dua jenis: euchromatin dan heterochromatin.

Eucromatin kurang kompak dan mencakup gen yang transkripsinya aktif, karena faktor transkripsi dan protein lain memiliki akses berbeda dengan heterokromatin, yang sangat kompak.

Daerah heterokromatin terletak di pinggiran dan ekarromatin lebih ke pusat nukleus, dan juga dekat dengan pori-pori nuklir.

Dengan cara yang sama, kromosom didistribusikan di zona spesifik dalam nukleus yang disebut wilayah kromosom. Dengan kata lain, kromatin tidak mengambang secara acak di nukleoplasma.

Matriks nuklir

Organisasi kompartemen nuklir yang berbeda tampaknya ditentukan oleh matriks nuklir.

Ini adalah struktur internal inti yang terdiri dari lembaran yang digabungkan dengan kompleks pori nuklir, residu nukleolus, dan seperangkat struktur berserat dan granular yang didistribusikan ke seluruh nukleus yang menempati volume signifikan yang sama..

Studi yang telah mencoba untuk mencirikan matriks telah menyimpulkan bahwa terlalu beragam untuk mendefinisikan konstitusi biokimia dan fungsionalnya..

Lembaran itu adalah sejenis lapisan komposit protein yang membentang dari 10 hingga 20 nm dan disandingkan dengan permukaan bagian dalam membran inti. Konstitusi protein bervariasi tergantung pada kelompok taksonomi yang diteliti.

Protein yang membentuk lembaran mirip dengan filamen menengah dan, selain pensinyalan nuklir, mereka memiliki daerah globular dan silinder.

Adapun matriks nuklir internal, mengandung sejumlah besar protein dengan situs pengikatan untuk RNA messenger dan jenis RNA lainnya. Replikasi DNA, transkripsi non-nucleolar, dan proses preRNA messenger pasca transkripsi terjadi dalam matriks internal ini.

Nukleoskeleton

Di dalam nukleus ada struktur yang sebanding dengan sitoskeleton dalam sel yang disebut nukleoskeleton, terdiri dari protein seperti aktin, α-spektrin, miosin dan protein raksasa yang disebut titin. Namun, keberadaan struktur ini masih diperdebatkan oleh para peneliti.

Struktur

Nukleoplasma adalah zat agar-agar di mana Anda dapat membedakan berbagai struktur nuklir, yang disebutkan di atas.

Salah satu komponen utama nukleoplasma adalah ribonukleoprotein, terdiri dari protein dan RNA yang dibentuk oleh daerah yang kaya akan asam amino aromatik dengan afinitas untuk RNA.

Ribonukleoprotein yang ditemukan dalam nukleus secara khusus disebut ribonukleoprotein nuklir kecil.

Komposisi biokimia

Komposisi kimia dari nukleoplasma kompleks, termasuk biomolekul kompleks seperti protein dan enzim nuklir dan juga senyawa anorganik seperti garam dan mineral seperti kalium, natrium, kalsium, magnesium, dan fosfor.

Beberapa ion ini adalah kofaktor yang sangat diperlukan dari enzim yang mereplikasi DNA. Ini juga mengandung ATP (adenosin trifosfat) dan asetil koenzim A.

Dalam nukleoplasma tertanam serangkaian enzim yang diperlukan untuk sintesis asam nukleat, seperti DNA dan RNA. Di antara yang paling penting adalah DNA polimerase, RNA polimerase, NAD sintetase, piruvat kinase, antara lain.

Salah satu protein paling melimpah di nukleoplasma adalah nukleoplasti, yang merupakan protein asam dan pentamerik yang memiliki domain tidak sama di kepala dan ekor. Karakteristik asamnya berhasil melindungi muatan positif yang ada dalam histones dan mengelola untuk berasosiasi dengan nukleosom.

Nukleosom adalah struktur yang mirip dengan manik-manik dalam kalung, yang dibentuk oleh interaksi DNA dengan histones. Molekul kecil dari sifat lipid juga telah terdeteksi mengambang dalam matriks semiacu ini.

Fungsi

Nukleoplasma adalah matriks di mana serangkaian reaksi esensial terjadi untuk berfungsinya nukleus dan sel secara umum. Ini adalah situs tempat sintesis DNA, RNA dan subunit ribosom terjadi.

Ini berfungsi sebagai semacam "kasur" yang melindungi struktur yang terbenam di dalamnya, selain menyediakan sarana transportasi bahan.

Ini berfungsi sebagai media suspensi untuk struktur subnuklir dan, di samping itu, membantu mempertahankan bentuk inti yang stabil, memberikan kekakuan dan kekerasan.

Keberadaan beberapa jalur metabolisme dalam nukleoplasma telah ditunjukkan, seperti pada sitoplasma sel. Dalam jalur biokimia ini adalah glikolisis dan siklus asam sitrat.

Rute pentosa fosfat juga telah dilaporkan, yang memberikan pentosa ke nukleus. Dengan cara yang sama, nukleus adalah zona sintesis NAD+, yang bekerja sebagai koenzim dehidrogenase.

Memproses pesan preARN

Pemrosesan pre-mRNA terjadi di nukleoplasma dan membutuhkan kehadiran nukleololar ribonukleoprotein kecil, disingkat snRNP.

Memang, salah satu kegiatan aktif paling penting yang terjadi dalam nukleoplasma eukariotik adalah sintesis, pemrosesan, pengangkutan, dan ekspor RNA kurir dewasa..

Ribonukleoprotein dikelompokkan untuk membentuk kompleks spliceosome atau splicing, yang merupakan pusat katalitik yang bertanggung jawab untuk mengeluarkan intron dari RNA kurir. Serangkaian molekul RNA dengan kandungan urasil tinggi bertanggung jawab untuk mengenali intron.

Spliciosome terdiri dari sekitar lima RNA nukleol kecil, snRNA U1 yang didonominasi, U2, U4 / U6 dan U5, di samping partisipasi protein lain.

Ingatlah bahwa dalam gen eukariota, sel terputus dalam molekul DNA oleh daerah non-kode yang disebut intron yang harus dihilangkan.

Reaksi dari penyambungan mengintegrasikan dua langkah berturut-turut: serangan nukleofilik di zona potongan 5 'melalui interaksi dengan residu adenosin yang berdekatan dengan zona 3' intron (jalur yang melepaskan ekson), diikuti oleh penyatuan ekson.

Referensi

  1. Brachet, J. (2012). Sitologi Molekul V2: Interaksi Sel. Elsevier.
  2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). Organisasi fungsional dan dinamika inti sel. Perbatasan dalam Ilmu Tanaman, 5, 378.
  3. Jiménez García, L. F. (2003). Biologi seluler dan molekuler. Pearson Education of Mexico.
  4. Lammerding, J. (2011). Mekanika Inti. Fisiologi Komprehensif, 1 (2), 783-807.
  5. Pederson, T. (2000). Setengah abad dari "The Nuclear Matrix." Biologi Molekuler Sel, 11(3), 799-805.
  6. Pederson, T. (2011). Inti Diperkenalkan. Perspektif Cold Spring Harbor dalam Biologi, 3(5), a000521.
  7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologi. Ed. Panamericana Medical.