Nucleol - Nucleolus
Biologie celulara | |
---|---|
Diagrama celulelor animale | |
Nucleol ( / n Û -, nj Ü k l - am ə l ə s , - k l i oʊ l ə s / plural: nucleoli / - l aɪ / ) este cea mai mare structură din nucleul de eucariote celule . Este cel mai bine cunoscut ca site-ul biogenezei ribozomilor . Nucleolii participă, de asemenea, la formarea particulelor de recunoaștere a semnalului și joacă un rol în răspunsul celulei la stres. Nucleolii sunt compuși din proteine , ADN și ARN și se formează în jurul unor regiuni cromozomiale specifice numite regiuni organizatoare nucleolare . Defecțiunea nucleolilor poate fi cauza mai multor afecțiuni umane numite „nucleolopatii”, iar nucleolul este investigat ca țintă pentru chimioterapia cancerului .
Istorie
Nucleolul a fost identificat prin microscopie cu câmp luminos în anii 1830. Puține lucruri s-au știut despre funcția nucleolului până în 1964, când un studiu asupra nucleolilor efectuat de John Gurdon și Donald Brown la broasca cu gheare africane Xenopus laevis a generat un interes crescând pentru funcția și structura detaliată a nucleolului. Au descoperit că 25% din ouăle de broască nu aveau nucleol și că astfel de ouă nu erau capabile de viață. Jumătate din ouă aveau un nucleol și 25% aveau două. Au ajuns la concluzia că nucleolul avea o funcție necesară vieții. În 1966, Max L. Birnstiel și colaboratorii au arătat prin experimentele de hibridizare a acidului nucleic că ADN-ul din codul nucleolilor pentru ARN ribozomal .
Structura
Sunt recunoscute trei componente majore ale nucleolului: centrul fibrilar (FC), componenta fibrilară densă (DFC) și componenta granulară (GC). Transcrierea ADNr are loc în FC. DFC conține proteina fibrilarină , care este importantă în procesarea ARNr. GC conține proteina nucleofosmină , (B23 în imaginea externă), care este, de asemenea, implicată în biogeneza ribozomilor .
Cu toate acestea, s - a propus ca această organizație special , se observă numai în eucariotele superioare și că aceasta a evoluat de la o organizație bipartită cu tranziția de la anamniotes la amniotes . Reflectând creșterea substanțială a regiunii intergenice ADN , o componentă fibrilară originală s-ar fi separat în FC și DFC.
O altă structură identificată în numeroși nucleoli (în special la plante) este o zonă liberă în centrul structurii denumită vacuol nucleolar. S-a demonstrat că nucleele din diferite specii de plante au concentrații foarte mari de fier, spre deosebire de nucleolii celulelor umane și animale.
Ultrastructura nucleolului poate fi văzută printr-un microscop electronic , în timp ce organizarea și dinamica pot fi studiate prin etichetarea proteinelor fluorescente și recuperarea fluorescentă după albire foto ( FRAP ). Anticorpii împotriva proteinei PAF49 pot fi folosiți și ca marker pentru nucleol în experimentele de imunofluorescență.
Deși, de obicei, pot fi observați doar unul sau doi nucleoli, o celulă umană diploidă are zece regiuni organizatoare de nucleoli (NOR) și ar putea avea mai mulți nucleoli. Cel mai adesea mai multe NOR participă la fiecare nucleol.
Funcția și ansamblul ribozomilor
În biogeneza ribozomilor, sunt necesare două dintre cele trei ARN polimeraze eucariote (pol I și III) și acestea funcționează în mod coordonat. Într - o etapă inițială, ARNr gene sunt transcrise ca o singură unitate în nucleol de ARN polimeraza I . Pentru ca această transcripție să aibă loc, sunt necesari mai mulți factori asociați pol I și factori de acțiune trans-specifici ADN-ului. În drojdie , cele mai importante sunt: UAF ( factor de activare în amonte ), TBP (proteina de legare a cutiei TATA) și factorul de legare a nucleului (CBF)) care leagă elementele promotorului și formează complexul de preinițiere (PIC), care este la rândul său recunoscut de ARN pol. La om, un PIC similar este asamblat cu SL1 , factorul de selectivitate al promotorului (compus din factori asociați TBP și TBP , sau TAF), factori de inițiere a transcripției și UBF (factor de legare în amonte). ARN polimeraza I transcrie majoritatea transcrierilor ARNr 28S, 18S și 5.8S), dar subunitatea ARNr 5S (componenta subunității ribozomale 60S) este transcrisă de ARN polimeraza III.
Transcrierea ARNr produce o moleculă lungă de precursor (pre-ARNr 45S) care conține în continuare ITS și ETS. Este necesară o prelucrare suplimentară pentru a genera molecule de ARN 18S, 5.8S și 28S ARN. În eucariote, enzimele modificatoare de ARN sunt aduse la locurile lor de recunoaștere respective prin interacțiunea cu ARN-urile ghid, care leagă aceste secvențe specifice. Acești ARN-uri de ghidare aparțin clasei ARN-urilor nucleolare mici ( snoRNA-uri ) care sunt complexate cu proteine și există sub formă de ribonucleoproteine cu nucleole mici ( snoRNPs ). Odată ce subunitățile ARNr sunt procesate, acestea sunt gata să fie asamblate în subunități ribozomale mai mari. Cu toate acestea, este necesară și o moleculă suplimentară de ARNr, ARNr 5S. În drojdie, secvența 5D rADN este localizată în distanțierul intergenic și este transcrisă în nucleol de ARN pol.
În eucariote și plante superioare , situația este mai complexă, deoarece secvența ADN 5S se află în afara regiunii organizatoare a nucleului (NOR) și este transcrisă de ARN pol III în nucleoplasmă , după care își găsește drumul în nucleol pentru a participa la ansamblu ribozom. Această asamblare implică nu numai ARNr, ci și proteinele ribozomale. Genele care codifică aceste proteine r sunt transcrise de pol II în nucleoplasmă printr-o cale „convențională” de sinteză a proteinelor (transcriere, prelucrare pre-ARNm, export nuclear de ARNm matur și traducere pe ribozomi citoplasmatici). Proteinele r mature sunt apoi importate în nucleu și în final nucleol. Asocierea și maturizarea ARNr și a proteinelor r duc la formarea subunităților 40S (mici) și 60S (mari) ale ribozomului complet. Acestea sunt exportate prin complexele porilor nucleari către citoplasmă, unde rămân libere sau devin asociate cu reticulul endoplasmatic , formând reticul endoplasmatic dur (RER).
În celulele endometriale umane se formează uneori o rețea de canale nucleolare. Originea și funcția acestei rețele nu au fost încă identificate clar.
Sechestrarea proteinelor
În plus față de rolul său în biogeneza ribozomală, nucleolul este cunoscut pentru a captura și imobiliza proteinele, un proces cunoscut sub numele de detenție nucleolară. Proteinele care sunt reținute în nucleol nu sunt capabile să difuzeze și să interacționeze cu partenerii lor de legare. Obiectivele acestui mecanism de reglementare post-translațional includ VHL , PML , MDM2 , POLD1 , RelA , HAND1 și hTERT , printre multe altele. Acum se știe că ARN-urile lungi necodificate provenind din regiunile intergenice ale nucleolului sunt responsabile de acest fenomen.
Vezi si
Referințe
Lecturi suplimentare
- Cooper GM (2000). „Nucleolul” . The Cell: A Molecular Approach (ediția a II-a). Sunderland MA: Sinauer Associates. ISBN 978-0-87893-106-4.
- Tiku V, Antebi A (august 2018). „Funcția nucleolară în reglarea duratei de viață”. Tendințe în biologia celulară . 28 (8): 662-672. doi : 10.1016 / j.tcb.2018.03.007 . PMID 29779866 . Rezumat lay - The New York Times (20 mai 2018).
linkuri externe
- Nucleol sub microscop electronic II la uni-mainz.de
- Baza de date cu proteine nucleare - căutare sub compartiment
- Cell + Nucleolus la Biblioteca Națională de Medicină din SUA Titlurile subiectului medical (MeSH)
- Imagine histologie: 20104loa - Sistem de învățare histologie la Universitatea din Boston