خصائص النواة ، التركيب ، التشكل والوظائف

ال نوية هو بنية خلوية غير محددة بواسطة الغشاء ، كونها واحدة من أبرز المناطق في النواة. ويلاحظ كمنطقة كثيفة في النواة وينقسم إلى ثلاث مناطق: مكون ليفي كثيف ، مركز ليفي ومكون حبيبي..

وهي مسؤولة بشكل أساسي عن تركيب وتجميع الريبوسومات. ومع ذلك ، يحتوي هذا الهيكل أيضًا على وظائف أخرى. تم العثور على أكثر من 700 من البروتينات داخل النواة التي لا تشارك في عمليات التكوين الحيوي الريبوسوم. بنفس الطريقة ، تشارك النواة في تطور أمراض مختلفة.

كان فونتانا أول باحث يراقب مجال النواة وهو فونتانا عام 1781 ، أي منذ أكثر من قرنين. ثم ، في منتصف 1930s ، كان مكلينتوك قادرا على مراقبة هذا الهيكل في تجاربه مع زيا ميس. منذ ذلك الحين ركزت المئات من التحقيقات على فهم وظائف وديناميات هذه المنطقة الأساسية.

مؤشر

• 1 الخصائص العامة
• 2 الهيكل والتشكل
  • 2.1 مراكز ليفية
  • 2.2 مكون ليفي كثيف ومكون حبيبي
  • 2.3 تنظيم المنطقة النووية
• 3 وظائف
  • 3.1 آلات تشكيل الريبوسوم RNA
  • 3.2 تنظيم الريبوسومات
  • 3.3 النسخ من الريبوسوم الحمض النووي الريبي
  • 3.4 تجميع الريبوسومات
  • 3.5 وظائف أخرى
• 4 النواة والسرطان
• 5 النواة والفيروسات
• 6 المراجع

الخصائص العامة

النواة هي بنية بارزة تقع داخل نواة الخلايا حقيقية النواة. إنها "منطقة" على شكل كرة ، حيث لا يوجد نوع من الغشاء الحيوي الذي يفصلها عن باقي المكونات النووية.

يمكن ملاحظتها تحت المجهر كمنطقة فرعية للنواة عندما تكون الخلية في الواجهة.

يتم تنظيمه في مناطق تسمى NORs (اختصارا باللغة الإنجليزية: المناطق منظم الصبغي النووي) ، حيث تم العثور على تسلسل ترميز الريبوسومات.

هذه الجينات موجودة في مناطق محددة من الكروموسومات. في البشر ، يتم تنظيمهم بالترادف في المناطق الساتلية للكروموسومات 13 و 14 و 15 و 21 و 22.

في النواة ، يحدث نسخ ومعالجة وتجميع الوحدات الفرعية التي تشكل الريبوسومات.

بالإضافة إلى وظيفتها التقليدية ، ترتبط النواة بالبروتينات المثبطة للورم ، ومنظمات دورة الخلية وحتى البروتينات من الفيروسات.

بروتينات النواة ديناميكية ، وعلى ما يبدو ، تم الحفاظ على تسلسلها في مسار التطور. من هذه البروتينات 30٪ فقط ارتبطت بالتكوين الحيوي للريبوسومات.

هيكل وصرف

تنقسم النواة إلى ثلاثة مكونات رئيسية ، يمكن تمييزها عن طريق الفحص المجهري الإلكتروني: المكون الليفية الكثيف ، مركز الليفية والمكون الحبيبي..

بشكل عام ، يحيط به كروماتين مكثف ، يسمى heterochromatin. تحدث عمليات نسخ الحمض النووي الريبي الريباسي ومعالجة وتجميع سلائف الريبوسوم في النواة.

النواة هي منطقة ديناميكية ، حيث يمكن لل proteروتينات التي تحتوي على مكونات أن تربط المكونات النووية وتفصلها بسرعة ، مما يخلق تبادلاً مستمراً مع النواة (المادة الهلامية الداخلية للنواة).

في الثدييات ، يختلف هيكل النواة مع مراحل دورة الخلية. في المرحلة الأولى ، لوحظ خلل في النواة ويتم تجميعها مرة أخرى في نهاية العملية الانقسامية. لوحظ الحد الأقصى لنشاط النسخ في النواة في المرحلتين S و G2.

يمكن أن يتأثر نشاط بوليميريز الحمض النووي الريبي بحالات فسفرة مختلفة ، وبالتالي يعدل نشاط النواة خلال دورة الخلية. يحدث الصمت أثناء الانقسام عن طريق الفسفرة لعناصر مختلفة مثل SL1 و TTF-1.

ومع ذلك ، هذا النمط غير شائع في جميع الكائنات الحية. على سبيل المثال ، في الخميرة تكون النواة حاضرة وفعالة طوال عملية انقسام الخلايا.

مراكز ليفية

توجد الجينات التي تدل على وجود الريبوزوم RNA في مراكز الألياف. هذه المراكز هي مناطق واضحة تحيط بها مكونات ليفية كثيفة. مراكز ليفية متغيرة في الحجم والعدد ، وهذا يتوقف على نوع الخلية.

وقد تم وصف نمط معين فيما يتعلق بخصائص مراكز الألياف. تحتوي الخلايا التي تحتوي على تخليق عالٍ من الريبوسومات على عدد قليل من مراكز الألياف ، بينما تحتوي الخلايا ذات الأيض المنخفض (مثل الخلايا الليمفاوية) على مراكز ليفية أكبر.

هناك حالات محددة ، كما هو الحال في الخلايا العصبية ذات التمثيل الغذائي النشط للغاية ، والتي يوجد في نواةها مركز ليفي عملاق ، مصحوب بمراكز أصغر أصغر.

مكون ليفي كثيف ومكون حبيبي

يتم تضمين المكون الليفية الكثيفة ومراكز الليف في المكونات الحبيبية ، التي يتراوح قطر حبيباتها من 15 إلى 20 نانومتر. تحدث عملية النسخ (مرور جزيء الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي ، والتي تعتبر الخطوة الأولى للتعبير الجيني) عند حدود مراكز ليفية ومكون ليفي كثيف.

تتم معالجة RNA قبل الريبوسوم في مكون الليفية الكثيف وتمتد العملية إلى المكون الحبيبي. تتراكم النصوص في مكون الرجفان الكثيف ، كما توجد البروتينات النووية في مكون الرجفان الكثيف. هو في هذه المنطقة حيث يحدث التجمع من الريبوسومات.

بعد هذه العملية لتجميع الحمض النووي الريبي الريباسي مع البروتينات اللازمة تتوج ، يتم تصدير هذه المنتجات إلى السيتوبلازم.

المكون الحبيبي غني بعوامل النسخ (SUMO-1 و Ubc9 بعض الأمثلة). عادة ، يحيط النواة من heterochromatin. ويعتقد أن هذا الحمض النووي المضغوط قد يكون له دور في نسخ الحمض النووي الريبي الريباسي.

في الثدييات ، يتم ضغط DNA الريبوسوم في الخلايا أو إسكاته. يبدو أن هذه المنظمة مهمة لتنظيم الحمض النووي الريباسي وحماية الاستقرار الجيني.

تنظيم المنطقة النووية

في هذه المنطقة (NOR) يتم تجميع الجينات (DNA الريباسي) التي تشفر RNA الريباسي.

تختلف الكروموسومات التي تشكل هذه المناطق حسب نوع الدراسة. في البشر ، توجد في مناطق الأقمار الصناعية للكروموسومات acrocentric (يقع centromere بالقرب من واحدة من النهايات) ، وتحديدا في أزواج 13 و 14 و 15 و 21 و 22.

تتكون وحدات الريبوسومات الحمض النووي من التسلسل المكتوب ومباعد خارجي ضروري للنسخ بواسطة بوليميريز RNA.

في مروجي الحمض النووي الريبوسوم ، يمكن تمييز عنصرين: عنصر مركزي وعنصر يقع في المنبع (ضد التيار)

وظائف

Ribosomal RNA تشكيل الآلات

يمكن اعتبار النواة عبارة عن مصنع يحتوي على جميع المكونات اللازمة لعملية التخليق الحيوي لسلائف الريبوسومات..

الريبوسوم أو الريبوسوم RNA (حمض الريبوسوم) ، والذي يشار إليه اختصارًا باسم الرنا الريباسي ، هو أحد مكونات الريبوسومات ويشارك في تخليق البروتينات. هذا المكون ضروري لجميع سلالات الكائنات الحية.

يرتبط الريبوسوم RNA بمكونات أخرى ذات طبيعة بروتينية. هذا الاتحاد يؤدي إلى مقدمات الريبوسوم. عادة ما يتم إعطاء تصنيف الحمض النووي الريبي الريباسي بحرف "S" ، يشير إلى وحدات Svedberg أو معامل الترسيب.

تنظيم الريبوسومات

تتكون الريبوسومات من وحدتين فرعيتين: الأكبر أو الأكبر والأصغر أو الأصغر. 

الحمض النووي الريبي الريباسي من بدائيات النوى وحقيقيات النوى غير قابلة للتمييز. في بدائيات النوى ، الوحدة الفرعية الكبيرة هي 50S وتتكون من الريبوسوم RNA 5S و 23S ، وكذلك الوحدة الفرعية الصغيرة هي 30S وتتكون فقط من 16S الريبوسوم.

في المقابل ، تتكون الوحدة الرئيسية (60S) من الريبوسوم RNA 5S ، 5.8S و 28S. تتكون الوحدة الفرعية الصغيرة (40S) حصريًا من الحمض النووي الريبي الريباسي 18S.

تم العثور على الجينات التي تشفر الرنا الريباسي 5.8S و 18 S و 28 S في النواة. يتم نسخ هذه الحمض النووي الريبي الريباسي كوحدة واحدة داخل النواة بواسطة RNA polymerase I. هذه العملية تؤدي إلى مقدمة من 45S RNA.

يجب إزالة سلائف الحمض النووي الريبي الريباسي المذكور (45S) في مكوناتها 18S ، التي تنتمي إلى الوحدة الفرعية الصغيرة (40S) و 5.8 S و 28S للوحدة الفرعية الكبيرة (60S).

يتم تصنيع الحمض النووي الريبي الريبوسومي المفقود ، 5S ، خارج النواة. على عكس متجانساتها ، يتم تحفيز العملية بواسطة RNA polymerase III.

نسخ الريبوسوم الحمض النووي الريبي

تحتاج الخلية إلى عدد كبير من جزيئات الرنا الريباسي. هناك نسخ متعددة من الجينات التي ترمز لهذا النوع من الحمض النووي الريبي لتلبية هذه المتطلبات العالية.

على سبيل المثال ، وفقًا للبيانات الموجودة في الجينوم البشري ، هناك 200 نسخة من الريبوسوم RNA 5.8S و 18S و 28S. للريبوسوم RNA 5S هناك 2000 نسخة.

تبدأ العملية بـ RNA الريبوسوم 45S. يبدأ بإزالة الفاصل بالقرب من نهاية 5 '. عند اكتمال عملية النسخ ، تتم إزالة الفاصل الباقي الموجود في النهاية 3. بعد الإزالة اللاحقة ، يتم الحصول على الريبوسوم الناضج RNA.

بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب معالجة الحمض النووي الريبي الريباسي سلسلة من التعديلات المهمة في قواعدها ، مثل عمليات المثيلة وتحويل اليوريدين إلى السودودوريدين..

بعد ذلك ، تحدث إضافة البروتينات والـ RNA الموجودة في النواة. من بين هذه الرناوات النووية الصغيرة (ARNpn) ، والتي تشارك في فصل الرنا الريباسي في منتجات 18S و 5.8 S و 28S.

تمتلك nRNAs تسلسلًا مكملاً للريبوسوم RNA 18S و 28S. لذلك ، يمكنهم تعديل قواعد السلائف الحمض النووي الريبي ، عن طريق ميثلة مناطق معينة والمشاركة في تشكيل السودودوريدين..

تجميع الريبوسومات

يشتمل تكوين الريبوزومات على ارتباط السلائف الريباسي الريبي ، مع بروتينات الريبوسوم و 5 S. يتم نسخ البروتينات المشاركة في العملية عن طريق RNA polymerase II في السيتوبلازم ويجب نقلها إلى النواة.

تبدأ بروتينات الريبوسوم بالربط مع الرنا الريباسي قبل حدوث انفصال 45 رنا الريباسي. بعد الانفصال ، تتم إضافة البروتينات الريبوسومية المتبقية و 5 R الريبوسوم.

نضوج الحمض النووي الريبي 18S يحدث بشكل أسرع. أخيرًا ، يتم تصدير "جزيئات ما قبل الجسيم" إلى السيتوبلازم.

وظائف أخرى

بالإضافة إلى التوليد الحيوي للريبوسومات ، وجدت الأبحاث الحديثة أن النواة هي كيان متعدد الوظائف.

وتشارك النواة أيضًا في معالجة ونضج أنواع أخرى من الحمض النووي الريبي ، مثل snRNPs (مجمعات البروتين والحمض النووي الريبي (RNA) التي تتحد مع الحمض النووي الريبي قبل الرسول لتشكيل معقد لصق أو لصق) ونقل بعض الحمض النووي الريبي. ، microRNA وغيرها من مجمعات البروتين النووي.

من خلال تحليل البروتين النواة ، تم العثور على البروتينات المرتبطة بمعالجة RNA قبل الرسول ، والتحكم في دورة الخلية ، وتكرار وإصلاح الحمض النووي. إن تكوين بروتينات النواة ديناميكي ويتغير تحت الظروف البيئية المختلفة والضغط الخلوي.

أيضا ، هناك سلسلة من الأمراض المرتبطة بالأداء غير الصحيح للنواة. ومن بين هذه الأمراض فقر الدم الماسي Blackfan واضطرابات التنكس العصبي مثل مرض الزهايمر ومرض هنتنغتون..

في مرضى الزهايمر يحدث تغير في مستويات التعبير عن النواة مقارنة بالمرضى الأصحاء.

النواة والسرطان

أظهرت أكثر من 5000 دراسة العلاقة بين التكاثر الخبيث للخلايا ونشاط النواة.

الهدف من بعض الأبحاث هو قياس البروتينات النووية لأغراض التشخيص السريري. بمعنى آخر ، نحن نسعى إلى تقييم انتشار السرطان باستخدام هذه البروتينات كعلامة ، وتحديدا B23 ، النوكليولين ، UBF والوحدات الفرعية للبوليميريز RNA.

من ناحية أخرى ، فقد وجد أن البروتين B23 يرتبط ارتباطًا مباشرًا بتطور السرطان. وبالمثل ، تشارك المكونات النووية الأخرى في تطور الأمراض ، مثل سرطان الدم الحلقي الحاد.

النواة والفيروسات

هناك أدلة كافية تؤكد أن الفيروسات ، من النباتات والحيوانات على حد سواء ، تحتاج إلى بروتينات النواة لتحقيق عملية التكاثر. هناك تغييرات في النواة ، من حيث مورفولوجيا وتركيبته البروتين ، عندما تواجه الخلية عدوى فيروسية.

تم العثور على عدد كبير من البروتينات التي تأتي من تسلسل الحمض النووي والحمض النووي الريبي التي تحتوي على فيروسات وتقع في النواة.

للفيروسات استراتيجيات مختلفة تسمح لها أن تكون موجودة في هذه المنطقة دون النووية ، مثل البروتينات الفيروسية التي تحتوي على "إشارات" تؤدي إلى النواة. هذه الملصقات غنية بالأحماض الأمينية أرجينين و ليسين.

يسهل موقع الفيروس في النواة تكاثره ، وبالإضافة إلى ذلك ، يبدو أنه شرط لإمراضه.

مراجع

1. Boisvert، F. M.، van Koningsbruggen، S.، Navascués، J.، & Lamond، A. I. (2007). النواة متعددة الوظائف. الطبيعة تستعرض بيولوجيا الخلية الجزيئية, 8(7) ، 574-585.
2. Boulon، S.، Westman، B.J.، Hutten، S.، Boisvert، F.-M.، & Lamond، A.I (2010). النواة تحت الضغط. الخلية الجزيئية, 40(2) ، 216-227.
3. كوبر ، سي ام (2000). الخلية: المنهج الجزيئي. الطبعة الثانية. شركاء سيناور. Sirri، V.، Urcuqui-Inchima، S.، Roussel، P.، & Hernandez-Verdun، D. (2008). نواة: الجسم النووي الرائع. الكيمياء النسيجية وبيولوجيا الخلية, 129(1) ، 13-31.
4. Horky، M.، Kotala، V.، Anton، M.، & WESIERSKA-GADEK، J. (2002). نواة وموت الخلايا المبرمج. حوليات أكاديمية نيويورك للعلوم, 973(1) ، 258-264.
5. Leung، A. K.، & Lamond، A. I. (2003). ديناميات النواة. مراجعات نقدية ™ في التعبير الجيني حقيقي النواة, 13(1).
6. Montanaro، L.، Treré، D.، & Derenzini، M. (2008). النواة والريبوسومات والسرطان. المجلة الأمريكية لعلم الأمراض, 173(2) ، 301-310. http://doi.org/10.2353/ajpath.2008.070752
7. بيدرسون ، ت. (2011). النواة. وجهات نظر ميناء البرد الربيع في علم الأحياء, 3(3) ، a000638.
8. Tsekrekou، M.، Stratigi، K.، & Chatzinikolaou، G. (2017). النواة: في صيانة وإصلاح الجينوم. المجلة الدولية للعلوم الجزيئية, 18(7) ، 1411.