Branduolinės membranos bendrosios savybės, funkcijos ir sudėtis

The branduolinė membrana, branduolinis apvalkalas arba kardioteka, yra biologinė membrana, sudaryta iš lipidinio dvisluoksnio, kuris supa eukariotinių ląstelių genetinę medžiagą..

Tai gana sudėtinga struktūra ir yra įrengta tiksli reguliavimo sistema, sudaryta iš dviejų dvisluoksnių: vidinė membrana ir išorinė. Tarpas tarp dviejų membranų vadinamas perinukleáris erdve, apytiksliai 20–40 nanometrų pločio.

Išorinė membrana sudaro kontinuumą su endoplazminiu tinklu. Dėl šios priežasties ji turi savo struktūroje įtvirtintas ribosomas.

Membranai pasižymi branduolinių porų buvimu, kurios tarpininkauja medžiagų judėjimui iš branduolio į ląstelės citoplazmą, ir atvirkščiai.

Molekulių pasiskirstymas tarp šių dviejų skyrių yra gana perkrautas. RNR ir ribosomų subvienetai turi būti nuolat perduodami iš branduolio į citoplazmą, o histonai, DNR, RNR polimerazė ir kitos medžiagos, būtinos pagrindinei veiklai, turi būti importuojamos iš citoplazmos į branduolį..

Branduolinė membrana turi daug baltymų, kurie yra susiję su chromatino organizavimu ir genų reguliavimu.

Indeksas

• 1 Bendrosios charakteristikos
• 2 Funkcija
• 3 Mokymas
• 4 Sudėtis
  • 4.1. Branduolinės membranos baltymai
  • 4.2. Nukleoporinai
  • 4.3 Transportavimas per branduolinių porų kompleksą
  • 4.4 Vidinės membranos baltymai
  • 4.5. Išorinės membranos baltymai
  • 4.6 Peilių baltymai
• 5 Branduolinė membrana augaluose
• 6 Nuorodos

Bendrosios charakteristikos

Branduolinė membrana yra viena iš ryškiausių eukariotinių ląstelių savybių. Tai labai organizuota dviguba biologinė membrana, kuri užima ląstelės branduolinę genetinę medžiagą - nukleoplazmą.

Viduje randame chromatiną - medžiagą, kurią sudaro DNR, susietą su įvairiais proteinais, daugiausia histonais, kurie leidžia efektyviai pakuoti. Jis yra padalintas į euchromatiną ir heterochromatiną.

Elektroniniu mikroskopu gauti vaizdai atskleidžia, kad išorinė membrana sudaro kontinuumą su endoplazminiu tinklu, todėl taip pat yra ribosomų, pritvirtintų prie membranos. Panašiai perinuklinė erdvė sudaro kontinuumą su endoplazminio tinklelio liumeniu.

Ant vidinės membranos pritvirtintos nukleoplazmos pusėje randama struktūra, sudaryta iš lakšto, susidedančio iš baltymų gijų, vadinamų "branduolinėmis plokštėmis"..

Šerdies membraną perforuoja keletas porų, kurios leidžia reguliuojamą medžiagų srautą tarp branduolinio ir citoplazminio elgesio. Pavyzdžiui, žinduolių atveju vidutiniškai yra apie 3000 arba 4000 porų.

Yra labai kompaktiškos chromatinų masės, kurios prilipusios prie vidinio voko membranos, išskyrus sritis, kuriose yra porų.

Funkcija

Intuityviausia branduolinės membranos funkcija yra išlaikyti skirtumą tarp nukleoplazmos - branduolio turinio ir ląstelės citoplazmos..

Tokiu būdu DNR išlieka saugi ir izoliuota nuo citoplazmoje vykstančių cheminių reakcijų ir gali neigiamai paveikti genetinę medžiagą.

Ši kliūtis suteikia fizinį atskyrimą nuo branduolinių procesų, pvz., Transkripcijos ir citoplazminių procesų, tokių kaip vertimas.

Selektyvus makromolekulių transportavimas tarp branduolio vidurio ir citoplazmos vyksta dėl branduolinių porų buvimo ir leidžia reguliuoti genų ekspresiją. Pvz., Kalbant apie RNS pasirodymą prieš branduolį ir brandžių pasiuntinių degradaciją.

Vienas iš pagrindinių elementų yra branduolinis lapas. Tai padeda palaikyti šerdį, be to, tai suteikia chromatino pluoštų tvirtinimo vietą.

Taigi, pagrindinė membrana nėra pasyvi ar statinė barjeras. Tai prisideda prie chromatino organizavimo, genų ekspresijos, branduolio įtvirtinimo prie citoskeleto, ląstelių dalijimosi procesų ir galbūt į kitas funkcijas..

Mokymas

Pagrindinio padalijimo procesuose būtina sukurti naują branduolinį apvalkalą, nes galiausiai membrana dingsta.

Tai susidaro iš neapdorotų endoplazminio tinklelio vezikulinių komponentų. Šiame procese aktyviai dalyvauja citoskeleto mikrotubulai ir ląstelių varikliai.

Sudėtis

Branduolinį apvalkalą sudaro du lipidiniai dvigubi sluoksniai, kuriuos sudaro tipiniai fosfolipidai, turintys keletą integruotų baltymų. Erdvė tarp dviejų membranų vadinama intramembranine arba perinukleáris erdve, kuri tęsiasi, atsižvelgiant į endoplazminį retikulą..

Vidinės branduolinės membranos vidinėje pusėje yra išskirtinis sluoksnis, sudarytas iš tarpinių gijų, vadinamų branduolinėmis plokštėmis, prijungtu prie vidinės membranos baltymų heterochromarinu H..

Branduolinis vokas turi daug branduolinių porų, kuriose yra branduolinių porų kompleksų. Tai yra cilindrinės struktūros, sudarytos iš 30 nukleoporinų (vėliau jos bus išsamiai aprašytos). Centrinis skersmuo yra apie 125 nanometrai.

Branduolinės membranos baltymai

Nepaisant tęstinumo su tinklu, tiek išorinė, tiek vidinė membrana turi specifinių baltymų grupę, kurios nėra endoplazminiame tinklelyje. Išskirtiniai yra šie:

Nukleoporinai

Tarp šių specifinių branduolinės membranos baltymų yra nukleoporinai (taip pat žinomi literatūroje kaip Nups). Jie sudaro struktūrą, vadinamą branduolinių porų kompleksu, kurį sudaro vandeninių kanalų serija, leidžianti keisti baltymus, RNR ir kitas molekules..

Kitaip tariant, nukleoporinai veikia kaip molekulinė "durų" rūšis, kuri labai selektyviai tarpininkauja skirtingų molekulių praėjimui..

Hidrofobinis kanalo interjeras neapima tam tikrų makromolekulių, priklausomai nuo makromolekulės dydžio ir poliškumo lygio. Mažos molekulės, apytiksliai mažesnės nei 40 kDa arba hidrofobinės, gali pasiskirstyti pasyviai per porų kompleksą.

Priešingai, poliarinės molekulės, kurios yra didesnės, turi branduolinį transporterį patekti į branduolį.

Transportavimas per branduolinių porų kompleksą

Transportavimas per šiuos kompleksus yra gana veiksmingas. Tik 100 molekulių histonų per minutę gali praeiti per vieną porą.

Baltymas, kurį reikia pernešti į branduolį, turi susieti su alfa importinu. Beta importinas jungia šį kompleksą prie išorinio žiedo. Taigi, alfa importinas, susijęs su baltymu, sugeba kirsti porų kompleksą. Galiausiai beta importinas skiriasi nuo sistemos citoplazmoje, o alfa importinas yra susiskaldęs jau branduolio viduje..

Vidinės membranos baltymai

Kita baltymų serija būdinga vidinei membranai. Tačiau didžioji dalis šios beveik 60 integruotų membraninių baltymų grupės nebuvo apibūdinta, nors buvo nustatyta, kad jie sąveikauja su lamina ir chromatinu..

Kiekvieną kartą yra daugiau įrodymų, patvirtinančių įvairias ir esmines vidaus branduolinės membranos funkcijas. Atrodo, kad ji atlieka vaidmenį organizuojant chromatiną, genų ekspresiją ir genetinės medžiagos metabolizmą.

Iš tiesų buvo nustatyta, kad vidinė membrana sudarančių baltymų vieta ir klaidinga funkcija yra susiję su daugeliu žmonių ligų..

Išorinės membranos baltymai

Trečiasis branduolinės membranos specifinių baltymų klasė yra minėtos struktūros išorinėje dalyje. Tai labai heterogeniška integruotų membraninių baltymų grupė, turinti bendrą domeną KASH.

Išoriniame regione esantys baltymai sudaro „tiltą“ su vidiniais branduolinės membranos baltymais.

Šie fiziniai ryšiai tarp cytoskeleto ir chromatino yra susiję su transkripcijos, replikacijos ir DNR remonto mechanizmų įvykiais..

Peilių baltymai

Galutinę branduolinės membranos baltymų grupę sudaro lakšto baltymai, pagrindas, sudarytas iš tarpinių gijų, sudarytų iš A ir B tipo lakštų. Plokštelės storis yra nuo 30 iki 100 nanometrų..

Plokštelė yra labai svarbi struktūra, užtikrinanti šerdies stabilumą, ypač audiniuose, kurie nuolat veikia mechanines jėgas, pvz., Raumenų audinį..

Panašiai kaip ir vidiniai branduolinės membranos baltymai, laminos mutacijos yra glaudžiai susijusios su daugybe labai skirtingų žmonių ligų..

Be to, randama vis daugiau įrodymų, susijusių su branduoline lamina su senėjimu. Visa tai pabrėžia branduolinių membranų baltymų svarbą bendram ląstelės funkcionavimui.

Branduolinė membrana augaluose

Augalų karalystėje branduolinis apvalkalas yra labai svarbi membranų sistema, nors ji buvo labai mažai ištirta. Nors nėra tikslių žinių apie baltymus, sudarančius branduolinę membraną aukštesniuose augaluose, tam tikri skirtumai buvo nurodyti su kitomis karalystėmis.

Augalai neturi sekų, kurios yra homologiškos su plokštėmis, o vietoj centrosomų yra branduolinė membrana, kuri veikia kaip organizmo centras mikrotubulų.

Dėl šios priežasties tyrimas dėl branduolinio voko sąveikos augaluose su citoskeleto elementais yra atitinkamo tyrimo objektas.

Nuorodos

1. Alberts, B., ir Bray, D. (2006). Įvadas į ląstelių biologiją. Red. Panamericana Medical.
2. Eynard, A.R., Valentichas, M.A. & Rovasio, R.A. (2008). Žmogaus histologija ir embriologija: ląstelinės ir molekulinės bazės. Red. Panamericana Medical.
3. Hetzer M. W. (2010). Branduolinis vokas. Cold Spring Harbor perspektyvos biologijoje, 2(3), a000539.
4. Meier, I. (2008). Funkcinė augalų branduolio struktūra. Springer.
5. Ross, M. H., ir Pawlina, W. (2006). Histologija. Lippincott Williams & Wilkins.
6. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologija. Red. Panamericana Medical.
7. Young, B., Woodford, P., & O'Dowd, G. (red.). (2014). Virdulys Funkcinė histologija: Tekstas ir spalvotas atlasas. Elsevier sveikatos mokslai.