НУКЛЕОЛУС: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТРУКТУРА, МОРФОЛОГИЈА И ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Нуклеолуса је ћелијска структура не омеђена мембраном, као један од најзначајнијих области језгра. Посматрано је као гушћа регија у језгру и дели се на три региона: густа фибриларна компонента, фибриларни центар и зрнаста компонента.

Он је углавном одговоран за синтезу и састављање рибосома; међутим, ова структура има и друге функције. Пронађено је више од 700 протеина унутар нуклеола који нису укључени у процесе биогенезе рибосома. На исти начин нуклеолус је укључен у развој различитих патологија.

Први истраживач који је уочио нуклеолусну зону био је Ф. Фонтана 1781. године, пре више од два века. Затим, средином 1930-их, МцЦлинтоцк је могао да посматра такву структуру у својим експериментима са Зеа маисима. Од тада су стотине истраживања усредсређене на разумевање функција и динамике овог региона језгра.

Опште карактеристике

Нуклеолус је истакнута структура која се налази унутар језгра еукариотских ћелија. То је „регија“ у облику сфере, јер не постоји врста биомембране која би је раздвајала од осталих нуклеарних компоненти.

Под микроскопом се може видети као подрегија језгра када је ћелија на месту интерфејса.

Организовано је у регионима који се зову НОР (за акроним на енглеском: хромозомске нуклеоларне организације организатора), где се налазе секвенце које кодирају рибосоме.

Ови гени се налазе у специфичним регионима хромозома. Код људи су организовани у тандему у сателитским областима хромозома 13, 14, 15, 21 и 22.

У нуклеолу долази до транскрипције, обраде и састављања подјединица које чине рибосоме.

Поред своје традиционалне функције, нуклеолус је повезан са протеинима супресорских тумора, регулаторима ћелијског циклуса, па чак и протеинима из вируса.

Нуклеолусни протеини су динамични и чини се да су њихови редоследи сачувани током еволуције. Од ових протеина само 30% је повезано са биогенезом рибосома.

Структура и морфологија

Нуклеолус је подељен на три главне компоненте које се могу разликовати електронском микроскопијом: густа фибриларна компонента, фибриларни центар и грануларна компонента.

Опћенито, окружен је кондензованим хроматином, који се назива хетерохроматин. У нуклеолу се дешавају процеси транскрипције рибосомалне РНК, обрада и састављање рибосомалних прекурсора.

Нуклеолус је динамична регија, где протеини са којима компоненте могу да се повезују и одвоје брзо од нуклеоларних компоненти, стварајући континуирану размену са нуклеоплазмом (желатинозна супстанца унутар језгра).

Код сисара структура нуклеола варира у зависности од стадијума ћелијског циклуса. Код профазе се примећује деорганизација нуклеола и она се поново саставља на крају митотичког процеса. Примећена је максимална транскрипциона активност у нуклеолу у С и Г2 фази.

На активност РНА полимеразе И могу да утичу различита стања фосфорилације, модификујући тако активност нуклеола током ћелијског циклуса. Звучење током митозе настаје услед фосфорилације различитих елемената као што су СЛ1 и ТТФ-1.

Међутим, овај образац није чест код свих организама. На пример, у квасцу је нуклеолус присутан - и активан - током целог процеса ћелијске деобе.

Фибриларни центри

Гени који кодирају рибосомалну РНК налазе се у фибриларним центрима. Ови центри су јасна подручја окружена густим фибриларним компонентама. Фибриларни центри су променљиви у величини и броју, зависно од типа ћелије.

Описан је одређени образац с обзиром на карактеристике фибриларних центара. Ћелије са високом синтезом рибосома имају низак број фибриларних центара, док ћелије са смањеним метаболизмом (попут лимфоцита) имају веће фибриларне центре.

Постоје специфични случајеви, као што су неурони са врло активним метаболизмом, чији нуклеолус има џиновски фибриларни центар, праћен малим мањим центрима.

Густа влакнаста и зрнаста компонента

Густа влакнаста компонента и фибриларни центри су уграђени у грануларну компоненту, чија гранула има пречник од 15 до 20 нм. Процес транскрипције (прелазак молекуле ДНК у РНК, који се сматра првим кораком експресије гена) одвија се на границама фибриларних центара и у густој фибриларној компоненти.

Прерада рибосомалне пре-РНА одвија се у густој фибриларној компоненти и процес се протеже до грануларне компоненте. Транскрипти се накупљају у густој фибриларној компоненти, а нуклеоларни протеини су такође смештени у густим фибриларним компонентама. Управо у овом региону долази до састављања рибосома.

Након завршетка овог поступка монтаже рибосомалне РНА с потребним протеинима, ови производи се извозе у цитоплазму.

Зрнаста компонента богата је факторима транскрипције (неки примери су СУМО-1 и Убц9). Обично је нуклеол окружен хетерохроматином; Сматра се да ова збијена ДНК има улогу у рибосомалној транскрипцији РНА.

Код сисара, рибосомална ДНК у ћелијама се сабија или утишава. Чини се да је ова организација важна за регулацију рибосомалне ДНК и за заштиту геномске стабилности.

Нуцлеолар органисатион регион

У овом региону (НОР) групирани су гени (рибосомална ДНК) који кодирају рибосомалну РНК.

Хромозоми који чине ове регије варирају у зависности од врсте која се проучава. Код људи се налазе у сателитским областима акроцентричних хромозома (центромере је смештен близу једног од крајева), тачније у паровима 13, 14, 15, 21 и 22.

Рибомске ДНК јединице састоје се од преписане секвенце и екстерног одстојника неопходног за транскрипцију РНА полимеразом И.

У промоторима рибосомалне ДНК могу се разликовати два елемента: централни и елемент који се налази узводно (узводно).

Карактеристике

Рибосомал РНА Машине за обликовање

Нуклеолус се може сматрати фабриком са свим компонентама потребним за биосинтезу прекурсора рибосома.

Рибосомална или рибосомална РНА (рибонуклеинска киселина), која се обично скраћује као рРНА, је компонента рибосома и учествује у синтези протеина. Ова компонента је витална за све роде живих бића.

Рибосомална РНА асоцира на друге компоненте протеинске природе. Ово везивање резултира рибосомалним пресубјединицама. Класификација рибосомалне РНК је генерално дата заједно са словом "С", што означава Сведбергове јединице или коефицијент седиментације.

Организација рибосома

Рибосоми се састоје од две подјединице: главне или велике и мале или мање.

Рибомска РНА прокариота и еукариота је различита. Код прокариота велика подјединица је 50С и састоји се од 5С и 23С рибосомалних РНА, исто тако мала подјединица је 30С и састоји се од само 16С рибосомалне РНА.

Супротно томе, главна подјединица (60С) се састоји од 5С, 5.8С и 28С рибосомалних РНА. Мала подјединица (40С) састоји се искључиво од 18С рибосомалне РНА.

У нуклеолусу су гени који кодирају рибосомалну РНК 5.8С, 18С и 28С. Ови рибосомални РНК се РНА полимеразом И. преписују као једна целина унутар нуклеола. Овај процес има за последицу 45С РНА прекурсор.

Наведени прекурсор рибосомалне РНК (45С) мора се цепати у његове 18С компоненте, које припадају малој подјединици (40С) и 5.8С и 28С велике подјединице (60С).

Рибосомска РНА која недостаје, 5С, синтетише се изван нуклеола; За разлику од својих колега, процес катализује РНА полимераза ИИИ.

Рибосомална транскрипција РНА

Ћелији је потребан велики број рибосомалних РНА молекула. Постоји више копија гена који кодирају за ову врсту РНА да би испунили ове високе захтеве.

На пример, на основу података који се налазе у људском геному, постоји 200 примерака за 5.8С, 18С и 28С рибосомалне РНА. За 5С рибосомалну РНК постоји 2000 примерака.

Процес започиње са 45С рибосомалном РНА. Почиње са уклањањем одстојника близу краја 5 ′. По завршетку поступка транскрипције уклања се преостали одстојник који се налази на крају 3 ′. После следећих делеција, добија се зрела рибосомална РНА.

Даље, обрада рибосомалне РНА захтева низ важних модификација у њеним основама, као што су процеси метилације и конверзије уридина у псеудоуридин.

Након тога долази до додавања протеина и РНА које се налазе у нуклеолу. Међу њима су мале нуклеоларне РНА (пРНА), које учествују у одвајању рибосомалних РНА у производима 18С, 5.8С и 28С.

ПРНА поседују секвенце комплементарне 18С и 28С рибосомалним РНА. Због тога, они могу да модификују базе прекурсор РНА, метилирајући одређене регионе и учествујући у стварању псеудоуридина.

Рибосоме склоп

Формирање рибосома укључује везивање матичне рибосомалне РНА, заједно с рибосомалним протеинима и 5С. Протеини који су укључени у процес преписани су РНА полимеразом ИИ у цитоплазму и морају се транспортовати у нуклеолус.

Рибосомални протеини почињу да се повезују са рибосомалним РНА пре него што се догоди цепање 45С рибосомалне РНА. Након одвајања додају се преостали рибосомални протеини и 5С рибосомална РНА.

Сазревање рибосомалне РНК 18С одвија се брже. Најзад, "прерибосомске честице" се извозе у цитоплазму.

Остале функције

Поред биогенезе рибосома, недавна истраживања су открила да је нуклеолус мултифункционални ентитет.

Нуклеолус је такође укључен у обраду и сазревање других врста РНА, као што су снРНП (протеин-РНА комплекси који се комбинују са пре-мессенгер РНА да би формирали сплицеосом или комплекс за спајање) и одређене преносне РНА. , микроРНА и други рибонуклеопротеин комплекси.

Анализом нуклеолус протеома пронађени су протеини повезани са прерадом РН пре мессенгер-а, са контролом ћелијског циклуса, са репликацијом и поправљањем ДНК. Конституција протеина нуклеола је динамична и мења се у различитим околним условима и ћелијском стресу.

Исто тако, постоји низ патологија повезаних са неправилним функционисањем нуклеола. Ту се убрајају дијамантско-црна анемија и неуродегенеративни поремећаји попут Алзхеимерове и Хунтингтонове болести.

Код Алзхеимерових пацијената долази до промене нивоа експресије нуклеола у поређењу са здравим пацијентима.

Нуклеолус и рак

Више од 5000 студија показало је везу између пролиферације малигних ћелија и активности нуклеола.

Циљ неких истраживања је квантификовање нуклеолусних протеина у клиничке дијагностичке сврхе. Другим речима, циљ је проценити пролиферацију рака користећи ове протеине као маркер, конкретно Б23, нуклеолин, УБФ и РНА полимеразу И подјединице.

С друге стране, установљено је да је протеин Б23 директно повезан са развојем рака. Исто тако, друге нуклеоларне компоненте су укључене у развој патологија као што је акутна промеелоцитна леукемија.

Нуклеолус и вируси

Постоји довољно доказа да се наводи да вирусима, како биљкама, тако и животињама, требају нуклеолусни протеини да би постигли процес репликације. У нуклеолусу постоје промене, у смислу његове морфологије и састава протеина, када ћелија доживи вирусну инфекцију.

Пронађено је знатан број протеина који потичу из ДНК и РНК секвенце које садрже вирусе и налазе се у нуклеолу.

Вируси имају различите стратегије које им омогућавају да се лоцирају у овом субнуклеарном региону, попут вирусних протеина који садрже „сигнале“ који их воде до нуклеола. Ове ознаке су богате аминокиселинама аргинином и лизином.

Локација вируса у нуклеолусу олакшава њихову репликацију и, осим тога, чини се да је услов за њихову патогеност.

Референце

1. Боисверт, ФМ, ван Конингсбругген, С., Навасцуес, Ј., и Ламонд, АИ (2007). Мултифункционални нуклеолус. Природа прегледи Молекуларна ћелијска биологија, 8 (7), 574–585.
2. Боулон, С., Вестман, БЈ, Хуттен, С., Боисверт, Ф.-М., и Ламонд, АИ (2010). Нуцлеолус под стресом. Молекуларна ћелија, 40 (2), 216–227.
3. Цоопер, ЦМ (2000). Ћелија: Молекуларни приступ. Друго издање Синауер Ассоциатес. Сирри, В., Урцукуи-Инцхима, С., Роуссел, П., & Хернандез-Вердун, Д. (2008). Нуцлеолус: фасцинантно нуклеарно тело. Хистохемија и ћелијска биологија, 129 (1), 13–31.
4. Хоркы, М., Котала, В., Антон, М. и ВЕСИЕРСКА - ГАДЕК, Ј. (2002). Нуклеолус и апоптоза. Анали Њујоршке академије наука, 973 (1), 258-264.
5. Леунг, АК, и Ламонд, АИ (2003). Динамика нуклеола. Критички прегледи ™ у Еукариотској експресији гена, 13 (1).
6. Монтанаро, Л., Трере, Д. и Дерензини, М. (2008). Нуклеолус, Рибосоми и Рак. Амерички часопис за патологију, 173 (2), 301–310. хттп://дои.орг/10.2353/ајпатх.2008.070752
7. Педерсон, Т. (2011). Нуцлеолус. Перспективе у хладној изворној луци у биологији, 3 (3), а000638.
8. Тсекрекоу, М., Стратиги, К., & Цхатзиниколаоу, Г. (2017). Нуцлеолус: У одржавању и поправци генома. Међународни часопис за молекуларне науке, 18 (7), 1411.