คุณลักษณะและองค์ประกอบทั่วไปของเมมเบรนนิวเคลียร์

เมมเบรนนิวเคลียร์, ซองจดหมายนิวเคลียร์หรือ cardiotheca เป็นเยื่อหุ้มชีวภาพที่เกิดจาก bilayer ของไขมันธรรมชาติที่ล้อมรอบสารพันธุกรรมของเซลล์ยูคาริโอต.

มันเป็นโครงสร้างที่ค่อนข้างซับซ้อนและติดตั้งระบบควบคุมที่แม่นยำประกอบด้วยสอง bilayers: เมมเบรนภายในและภายนอก ช่องว่างระหว่างเยื่อทั้งสองเรียกว่าพื้นที่ perinuclear และมีความกว้างประมาณ 20 ถึง 40 นาโนเมตร.

เยื่อหุ้มชั้นนอกก่อตัวต่อเนื่องกับเอนโดพลาสซึมเรติเคิล ด้วยเหตุนี้มันจึงมีไรโบโซมทอดสมออยู่ในโครงสร้าง.

เยื่อหุ้มเซลล์นี้มีลักษณะโดยการปรากฏตัวของรูขุมขนนิวเคลียร์ซึ่งเป็นสื่อกลางในการรับส่งสารจากภายในนิวเคลียสไปจนถึงไซโตพลาสซึมของเซลล์และในทางกลับกัน.

ทางเดินของโมเลกุลระหว่างสองช่องนี้ค่อนข้างแออัด หน่วยอาร์เอ็นเอและไรโบโซมอลจะต้องถ่ายโอนจากนิวเคลียสไปยังไซโตพลาสซึมอย่างต่อเนื่องในขณะที่ฮิสโตน, DNA, อาร์เอ็นเอโพลีเมอเรสและสารอื่น ๆ ที่จำเป็นสำหรับกิจกรรมหลักจะต้องนำเข้าจากนิวเคลียส.

นิวเคลียร์เมมเบรนมีโปรตีนจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการจัดระเบียบของ chromatin และในการควบคุมของยีน.

ดัชนี

• 1 ลักษณะทั่วไป
• 2 ฟังก์ชั่น
• 3 การฝึกอบรม
• 4 องค์ประกอบ
  • 4.1 โปรตีนของนิวเคลียร์เมมเบรน
  • 4.2 Nucleoporins
  • 4.3 การขนส่งผ่านรูขุมขนที่ซับซ้อนนิวเคลียร์
  • 4.4 โปรตีนของเยื่อหุ้มชั้นใน
  • 4.5 โปรตีนของเยื่อหุ้มชั้นนอก
  • 4.6 โปรตีนของใบมีด
• 5 เมมเบรนนิวเคลียร์ในพืช
• 6 อ้างอิง

ลักษณะทั่วไป

นิวเคลียร์เมมเบรนเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของเซลล์ยูคาริโอต มันเป็นเมมเบรนชีวภาพที่มีการจัดระเบียบสูงซึ่งล้อมรอบวัสดุทางพันธุกรรมของเซลล์ - นิวคลีโอพลาสซึม.

ภายในเราพบโครมาตินซึ่งเป็นสารที่เกิดจาก DNA ซึ่งเชื่อมโยงกับโปรตีนหลายชนิดส่วนใหญ่เป็นฮีสที่ให้บรรจุภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพ มันแบ่งออกเป็น euchromatin และ heterochromatin.

ภาพที่ได้จากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเผยให้เห็นว่าเยื่อหุ้มชั้นนอกก่อตัวต่อเนื่องกับเอนโดพลาสซึมเรติเคิลดังนั้นมันจึงมีไรโบโซมที่ยึดกับเมมเบรน ในทำนองเดียวกันพื้นที่ perinuclear สร้างความต่อเนื่องกับลูเมนของ endoplasmic reticulum.

เราพบโครงสร้างในรูปแบบของแผ่นที่เกิดจากเส้นใยโปรตีนที่เรียกว่า "นิวเคลียร์ลามินา" ที่ยึดติดกับด้านข้างของนิวเคลียสในเยื่อหุ้มด้านใน.

แกนของเยื่อหุ้มเซลล์จะถูกเจาะรูด้วยชุดของรูขุมขนที่อนุญาตให้มีการรับส่งข้อมูลระหว่างสารนิวเคลียร์และพฤติกรรมของไซโตพลาสซึม ยกตัวอย่างเช่นในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมประมาณว่ามีค่าเฉลี่ยประมาณ 3000 หรือ 4000 รูขุมขน.

มีโครมาทินขนาดเล็กจำนวนมากที่ยึดติดกับเยื่อหุ้มชั้นในของซองจดหมายยกเว้นบริเวณที่มีรูขุมขน.

ฟังก์ชัน

ฟังก์ชั่นที่ใช้งานง่ายที่สุดของเมมเบรนนิวเคลียร์คือการรักษาการแยกระหว่างนิวโมพลาสซึม - เนื้อหาของนิวเคลียส - และไซโตพลาสซึมของเซลล์.

ด้วยวิธีนี้ DNA ยังคงปลอดภัยและถูกแยกออกจากปฏิกิริยาทางเคมีที่เกิดขึ้นในไซโตพลาสซึมและอาจส่งผลกระทบต่อสารพันธุกรรมในทางลบ.

สิ่งกีดขวางนี้ให้การแยกทางกายภาพกับกระบวนการนิวเคลียร์เช่นการถอดความและกระบวนการไซโตพลาสซึมเช่นการแปล.

การเลือกขนส่งของโมเลกุลขนาดใหญ่ระหว่างภายในของนิวเคลียสและพลาสซึมเกิดขึ้นเนื่องจากการมีรูขุมขนนิวเคลียร์และช่วยให้การควบคุมการแสดงออกของยีน ตัวอย่างเช่นในแง่ของ pre-messenger RNA splicing และการย่อยสลายของผู้สื่อสารที่เป็นผู้ใหญ่.

หนึ่งในองค์ประกอบสำคัญคือแผ่นนิวเคลียร์ สิ่งนี้จะช่วยสนับสนุนแกนกลางนอกเหนือไปจากการจัดเตรียมจุดยึดสำหรับเส้นใยโครมาติน.

โดยสรุปแล้วเยื่อหุ้มหลักไม่ใช่สิ่งกีดขวางแบบพาสซีฟหรือแบบคงที่ สิ่งนี้มีส่วนช่วยในการจัดระเบียบของ chromatin, การแสดงออกของยีน, การยึดของนิวเคลียสไปยังโครงร่างโครงร่างของเซลล์, ไปยังกระบวนการของการแบ่งเซลล์, และอาจเป็นไปได้กับหน้าที่อื่น ๆ.

การอบรม

ในระหว่างกระบวนการของการแบ่งแกนการก่อตัวของซองจดหมายนิวเคลียร์ใหม่เป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากในที่สุดเยื่อหุ้มเซลล์จะหายไป.

สิ่งนี้เกิดจากส่วนประกอบของตุ่มจาก reticulum endoplasmic ที่หยาบ Microtubules และมอเตอร์เซลลูลาร์ของโครงร่างโครงกระดูกมีส่วนร่วมในกระบวนการนี้อย่างแข็งขัน.

ส่วนประกอบ

ซองนิวเคลียร์ถูกสร้างขึ้นโดยสอง biliders ไขมันที่เกิดขึ้นจาก phospholipids ทั่วไปที่มีโปรตีนเป็นส่วนประกอบหลาย ช่องว่างระหว่างเยื่อทั้งสองเรียกว่าพื้นที่ intramembranous หรือ perinuclear ซึ่งต่อเนื่องกับแสงของ endoplasmic reticulum.

ที่ด้านในของเยื่อหุ้มนิวเคลียสภายในมีชั้นที่โดดเด่นซึ่งเกิดขึ้นจากไส้กลางซึ่งเรียกว่า lamina นิวเคลียร์ซึ่งติดอยู่กับโปรตีนของเยื่อหุ้มชั้นในโดยใช้ heterochromarin.

ซองจดหมายนิวเคลียร์มีรูขุมขนนิวเคลียร์จำนวนมากซึ่งมีคอมเพล็กซ์รูขุมขนนิวเคลียร์ เหล่านี้เป็นโครงสร้างรูปทรงกระบอกที่ประกอบด้วย 30 นิวคลีโอพริน (ซึ่งจะอธิบายในเชิงลึกในภายหลัง) ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางกลางประมาณ 125 นาโนเมตร.

โปรตีนเมมเบรนนิวเคลียร์

ทั้งๆที่ความต่อเนื่องกับ reticulum ทั้งด้านนอกและภายในเยื่อหุ้มเซลล์นำเสนอกลุ่มของโปรตีนที่เฉพาะเจาะจงที่ไม่พบใน reticulum endoplasmic สิ่งที่โดดเด่นที่สุดคือ:

nucleoporins

ในบรรดาโปรตีนที่เฉพาะเจาะจงเหล่านี้ของเมมเบรนนิวเคลียร์เรามีนิวคลีโอโปรริน (หรือที่รู้จักกันในวรรณกรรมว่า Nups) พวกเขาสร้างโครงสร้างที่เรียกว่าคอมเพล็กซ์รูขุมขนนิวเคลียร์ซึ่งประกอบด้วยชุดของช่องทางน้ำที่อนุญาตให้แลกเปลี่ยนโปรตีนแบบสองทิศทาง RNA และโมเลกุลอื่น ๆ.

กล่าวอีกนัยหนึ่ง nucleoporins ทำหน้าที่เหมือน "ประตู" ในระดับโมเลกุลที่เลือกผ่านสื่อกลางของโมเลกุลที่แตกต่างกันมาก.

ความไม่ชอบน้ำภายในคลองไม่รวมโมเลกุลขนาดใหญ่ขึ้นอยู่กับขนาดของโมเลกุลและระดับขั้ว โมเลกุลขนาดเล็กประมาณ 40 kDa หรือไม่ชอบน้ำสามารถกระจายผ่านรูขุมขนที่ซับซ้อน.

ในทางตรงกันข้ามโมเลกุลของขั้วที่มีขนาดใหญ่กว่านั้นจำเป็นต้องมีตัวขนย้ายนิวเคลียร์เพื่อเข้าสู่นิวเคลียส.

ขนส่งผ่านรูขุมขนที่ซับซ้อนนิวเคลียร์

การขนส่งผ่านคอมเพล็กซ์เหล่านี้ค่อนข้างมีประสิทธิภาพ ฮิสโตนเพียง 100 โมเลกุลต่อนาทีสามารถผ่านรูพรุนเดียว.

โปรตีนที่ต้องนำไปยังนิวเคลียสนั้นจะต้องจับกับอัลฟาอิมปอร์ตอิน เบต้า importin ผูกคอมเพล็กซ์นี้กับวงแหวนรอบนอก ดังนั้นอัลฟ่าอิมปอร์ตอินที่เกี่ยวข้องกับโปรตีนสามารถจัดการกับความซับซ้อนของรูขุมขนได้ ในที่สุดการนำเข้าเบต้าจะแยกตัวออกจากระบบในไซโตพลาสซึมและอัลฟานำเข้าก็จะถูกแยกออกจากกันภายในนิวเคลียส.

โปรตีนของเยื่อหุ้มชั้นใน

โปรตีนอีกชุดหนึ่งนั้นมีลักษณะเฉพาะกับเยื่อหุ้มชั้นใน อย่างไรก็ตามส่วนใหญ่ของโปรตีนเมมเบรนอินทิกรัลเกือบ 60 ชนิดในกลุ่มนี้ยังไม่ได้ถูกจำแนกแม้ว่าจะมีการพิสูจน์แล้วว่ามันมีปฏิสัมพันธ์กับแผ่นลามินาและโครมาติน.

ทุกครั้งที่มีหลักฐานเพิ่มเติมที่สนับสนุนฟังก์ชั่นที่หลากหลายและจำเป็นสำหรับเมมเบรนนิวเคลียร์ภายใน ดูเหมือนว่าจะมีบทบาทในการจัดระเบียบของ chromatin ในการแสดงออกของยีนและในการเผาผลาญของสารพันธุกรรม.

ในความเป็นจริงมันถูกค้นพบว่าตำแหน่งและหน้าที่ที่ผิดพลาดของโปรตีนที่ประกอบเป็นเยื่อหุ้มชั้นในนั้นเชื่อมโยงกับโรคจำนวนมากในมนุษย์.

โปรตีนของเยื่อหุ้มชั้นนอก

โปรตีนเฉพาะชั้นที่สามของเมมเบรนนิวเคลียร์อาศัยอยู่ในส่วนภายนอกของโครงสร้างดังกล่าว มันเป็นกลุ่มของโปรตีนเมมเบรนหนึ่งชนิดที่แตกต่างกันมากซึ่งใช้โดเมนร่วมกันที่ชื่อว่า KASH.

โปรตีนที่พบในพื้นที่รอบนอกก่อตัวเป็น "สะพาน" กับโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์ภายใน.

การเชื่อมต่อทางกายภาพเหล่านี้ระหว่างโครงร่างโครงร่างและโครมาตินดูเหมือนจะเกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ของกลไกการถอดรหัสการจำลองแบบและการซ่อมแซมดีเอ็นเอ.

โปรตีนของใบมีด

กลุ่มสุดท้ายของโปรตีนของเมมเบรนนิวเคลียร์ถูกสร้างขึ้นโดยโปรตีนของแผ่นซึ่งเป็นโครงสร้างที่เกิดจากเส้นใยระดับกลางที่ประกอบด้วยแผ่นประเภท A และ B แผ่นมีความหนา 30 ถึง 100 นาโนเมตร.

แผ่นลามินาเป็นโครงสร้างที่สำคัญที่ให้ความมั่นคงกับแกนกลางโดยเฉพาะในเนื้อเยื่อที่มีการสัมผัสกับแรงทางกลเช่นเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ.

คล้ายกับโปรตีนภายในของเมมเบรนนิวเคลียร์การกลายพันธุ์ในแผ่นมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโรคของมนุษย์ที่มีความหลากหลายสูง.

นอกจากนี้ยังพบหลักฐานมากขึ้นเรื่อย ๆ ที่เกี่ยวข้องกับแผ่นลามินานิวเคลียร์เมื่ออายุมากขึ้น ทั้งหมดนี้แสดงให้เห็นถึงความสำคัญของโปรตีนเมมเบรนนิวเคลียร์ในการทำงานโดยรวมของเซลล์.

เยื่อหุ้มนิวเคลียร์ในพืช

ในอาณาจักรพืชซองนิวเคลียร์เป็นระบบเมมเบรนที่สำคัญมากแม้ว่าจะมีการศึกษาน้อยมาก แม้ว่าจะไม่มีความรู้ที่แน่นอนเกี่ยวกับโปรตีนที่ประกอบขึ้นเป็นเยื่อหุ้มนิวเคลียสในพืชที่สูงขึ้น แต่ความแตกต่างบางอย่างได้ถูกชี้ให้เห็นด้วยส่วนที่เหลือของอาณาจักร.

พืชไม่ได้มีลำดับที่คล้ายคลึงกันกับ laminae และแทน centrosomes มันเป็นเยื่อหุ้มนิวเคลียสที่ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางการจัดระเบียบของ microtubules.

ด้วยเหตุนี้การศึกษาปฏิสัมพันธ์ของซองจดหมายนิวเคลียร์ในพืชที่มีองค์ประกอบของโครงร่างโครงกระดูกเป็นเรื่องของการศึกษาที่เกี่ยวข้อง.

การอ้างอิง

1. Alberts, B. , & Bray, D. (2006). ชีววิทยาของเซลล์เบื้องต้น. Ed. Panamericana การแพทย์.
2. Eynard, A.R. , Valentich, M.A. , & Rovasio, R.A. (2008). จุลกายวิภาคศาสตร์และเอ็มบริโอของมนุษย์: ฐานโทรศัพท์มือถือและโมเลกุล. Ed. Panamericana การแพทย์.
3. Hetzer M. W. (2010) ซองจดหมายนิวเคลียร์. มุมมองท่าเรือฤดูใบไม้ผลิเย็นในชีววิทยา, 2(3), a000539.
4. ไมเออร์, I. (2008) การจัดระเบียบหน้าที่ของนิวเคลียสของพืช สปริงเกอร์.
5. Ross, M. H. , & Pawlina, W. (2006). จุลกายวิภาคศาสตร์เนื้อเยื่อ. Lippincott Williams & Wilkins.
6. Welsch, U. , & Sobotta, J. (2008). จุลกายวิภาคศาสตร์เนื้อเยื่อ. Ed. Panamericana การแพทย์.
7. Young, B. , Woodford, P. , & O'Dowd, G. (บรรณาธิการ) (2014). Wheater หน้าที่การทำงาน: ข้อความและแผนที่สี. วิทยาศาสตร์สุขภาพของเอลส์เวียร์.