Jądro - Nucleolus
| Komórka biologiczna | |
|---|---|
| Schemat komórki zwierzęcej | |
 Składniki typowej komórki zwierzęcej:
|
Jąderko ( / n ù -, NJ ù K L ı ə l ə s , - k l i oʊ l ə s / mnogiej: jąderka / - l aɪ / ) jest największym struktura w jądrze z eukariotycznych komórek . Najbardziej znany jest jako miejsce biogenezy rybosomów . Jąderka uczestniczą również w tworzeniu cząsteczek rozpoznających sygnał i odgrywają rolę w odpowiedzi komórki na stres. Jąderka zbudowane są z białek , DNA i RNA i tworzą się wokół określonych regionów chromosomowych zwanych regionami organizującymi jąderki . Nieprawidłowe działanie jąderek może być przyczyną wielu schorzeń u ludzi zwanych „nukleopatiami”, a jąderko jest badane jako cel chemioterapii raka .
Historia
Jąderko zostało zidentyfikowane za pomocą mikroskopii jasnego pola w latach 30. XIX wieku. Niewiele było wiadomo na temat funkcji jąderka aż do 1964 roku, kiedy badania Johna Gurdona i Donalda Browna u afrykańskiej żaby szponiastej Xenopus laevis nad jąderkami wywołały rosnące zainteresowanie funkcją i szczegółową strukturą jąderka. Odkryli, że 25% jaj żab nie miało jąderka i że takie jaja nie były zdolne do życia. Połowa jaj miała jedno jąderko, a 25% miało dwa. Doszli do wniosku, że jąderko pełni funkcję niezbędną do życia. W 1966 Max L. Birnstiel i współpracownicy wykazali poprzez eksperymenty z hybrydyzacją kwasów nukleinowych, że DNA w jąderkach koduje rybosomalny RNA .
Struktura
Rozpoznawane są trzy główne składniki jąderka: środek włóknisty (FC), gęsty składnik włóknisty (DFC) i składnik ziarnisty (GC). Transkrypcja rDNA zachodzi w FC. DFC zawiera fibrylarynę białkową , która jest ważna w przetwarzaniu rRNA. GC zawiera białko nukleofosminę (B23 na zdjęciu zewnętrznym), które jest również zaangażowane w biogenezę rybosomów .
Jednakże, zaproponowano, że ta konkretna organizacja obserwuje się tylko w wyższych eukariontów i że rozwinął się z dwuczęściowego organizacji z przejściem od bezowodniowce do amniotes . Odzwierciedlając znaczny wzrost regionu międzygenowego DNA , oryginalny składnik włókienkowy rozdzieliłby się na FC i DFC.
Inną strukturą zidentyfikowaną w wielu jąderkach (szczególnie w roślinach) jest czysty obszar w środku struktury, określany jako wakuola jąderkowa. Wykazano, że jąderka różnych gatunków roślin mają bardzo wysokie stężenia żelaza w przeciwieństwie do jąder ludzkich i zwierzęcych.
Ultrastrukturę jąderka można zobaczyć pod mikroskopem elektronowym , natomiast organizację i dynamikę można badać poprzez znakowanie białek fluorescencyjnych i odzyskiwanie fluorescencji po fotowybielaniu ( FRAP ). Przeciwciała przeciwko białku PAF49 można również stosować jako marker jąderka w doświadczeniach immunofluorescencyjnych.
Chociaż zwykle można zobaczyć tylko jeden lub dwa jąderka, diploidalna komórka ludzka ma dziesięć regionów organizatora jąderka (NOR) i może mieć więcej jąderek. Najczęściej w każdym jąderku uczestniczy wiele NOR.
Zespół funkcji i rybosomów
W biogenezie rybosomów wymagane są dwie z trzech eukariotycznych polimeraz RNA (pol I i III), które działają w skoordynowany sposób. Na początkowym etapie geny rRNA są transkrybowane jako pojedyncza jednostka w jąderku przez polimerazę I RNA . Aby zaszła ta transkrypcja, wymaganych jest kilka czynników związanych z pol I i czynników trans-działających specyficznych dla DNA. U drożdży najważniejsze są: UAF ( upstream activating factor ), TBP (TATA-box binding protein) oraz core binding factor (CBF), które wiążą elementy promotora i tworzą kompleks preinicjacji (PIC), który z kolei jest rozpoznawany przez RNA pol. U ludzi podobny PIC jest łączony z SL1 , czynnikiem selektywności promotora (złożonym z czynników związanych z TBP i TBP lub TAF), czynnikami inicjacji transkrypcji i UBF (czynnikiem wiążącym w górę). Polimeraza RNA I dokonuje transkrypcji większości transkryptów rRNA 28S, 18S i 5,8S), ale podjednostka 5S rRNA (składnik podjednostki rybosomalnej 60S) jest transkrybowana przez polimerazę III RNA.
Transkrypcja rRNA daje długą cząsteczkę prekursorową (45S pre-rRNA), która nadal zawiera ITS i ETS. Do wygenerowania cząsteczek 18S RNA, 5,8S i 28S RNA konieczne jest dalsze przetwarzanie. W organizmach eukariotycznych enzymy modyfikujące RNA są doprowadzane do odpowiednich miejsc rozpoznawania przez interakcję z kierującymi RNA, które wiążą te specyficzne sekwencje. Te kierujące RNA należą do klasy małych jąderkowych RNA ( snoRNA ), które są skompleksowane z białkami i występują jako małe jąderko - rybonukleoproteiny ( snoRNP ). Po przetworzeniu podjednostek rRNA są one gotowe do złożenia w większe podjednostki rybosomalne. Jednak konieczna jest również dodatkowa cząsteczka rRNA, 5S rRNA. U drożdży sekwencja 5S rDNA jest zlokalizowana w międzygenowej przerywniku i jest transkrybowana w jąderku przez pol RNA.
U wyższych eukariontów i roślin sytuacja jest bardziej złożona, gdyż sekwencja DNA 5S leży poza regionem organizującym jąder (NOR) i jest transkrybowana przez RNA pol III w nukleoplazmie , po czym trafia do jąderka, aby uczestniczyć w zespół rybosomów. Ten zespół obejmuje nie tylko rRNA, ale także białka rybosomalne. Geny kodujące te białka r ulegają transkrypcji przez pol II w nukleoplazmie na „konwencjonalnym” szlaku syntezy białek (transkrypcja, obróbka pre-mRNA, eksport do jądra dojrzałego mRNA i translacja na rybosomach cytoplazmatycznych). Dojrzałe białka r są następnie importowane do jądra i ostatecznie do jąderka. Asocjacja i dojrzewanie rRNA i r-białek skutkuje utworzeniem podjednostek 40S (małe) i 60S (duże) pełnego rybosomu. Są one eksportowane przez kompleksy porów jądrowych do cytoplazmy, gdzie pozostają wolne lub zostają połączone z retikulum endoplazmatycznym , tworząc szorstkie retikulum endoplazmatyczne (RER).
W ludzkich komórkach endometrium czasami tworzy się sieć kanałów jąderkowych. Pochodzenie i funkcja tej sieci nie zostały jeszcze jasno określone.
Sekwestracja białek
Oprócz swojej roli w biogenezie rybosomów, jąderko jest znane z wychwytywania i unieruchamiania białek w procesie znanym jako zatrzymanie jąder. Białka zatrzymane w jąderku nie są zdolne do dyfuzji i interakcji z partnerami wiążącymi. Cele tego potranslacyjnego mechanizmu regulacyjnego obejmują między innymi VHL , PML , MDM2 , POLD1 , RelA , HAND1 i hTERT . Obecnie wiadomo, że za to zjawisko odpowiadają długie niekodujące RNA pochodzące z międzygenowych regionów jąderka.
Zobacz też
Bibliografia
Dalsza lektura
- Cooper GM (2000). „Jądro” . Komórka: podejście molekularne (2nd ed.). Sunderland MA: Sinauer Associates. Numer ISBN 978-0-87893-106-4.
- Tiku V, Antebi A (sierpień 2018). „Funkcja jądrowa w regulacji długości życia”. Trendy w biologii komórki . 28 (8): 662–672. doi : 10.1016/j.tcb.2018.03.007 . PMID 29779866 . Lay podsumowanie – The New York Times (20 maja 2018).
Zewnętrzne linki
- Jądro pod mikroskopem elektronowym II w uni-mainz.de
- Baza danych białek jądrowych – szukaj pod przedziałem
- Komórka+Jądro w Narodowej Bibliotece Medycznej USA Medical Subject Headings (MeSH)
- Obraz histologiczny: 20104loa – Histology Learning System na Uniwersytecie w Bostonie