NUKLEOPLASMA: CIRI, STRUKTUR DAN FUNGSI - ANATOMI DAN FISIOLOGI - 2025

The nukleoplasma adalah zat yang DNA dan struktur nuklir lainnya, seperti nukleolus, yang tertanam. Ini dipisahkan dari sitoplasma sel melalui membran inti, tetapi dapat bertukar bahan dengannya melalui pori-pori inti.

Komponennya terutama air dan serangkaian gula, ion, asam amino, dan protein serta enzim yang terlibat dalam regulasi gen, di antaranya lebih dari 300 protein selain histon. Padahal, komposisinya mirip dengan sitoplasma sel.

Di dalam fluida inti ini juga terdapat nukleotida, yang merupakan "blok bangunan" yang digunakan untuk pembentukan DNA dan RNA, dengan bantuan enzim dan kofaktor. Di beberapa sel besar, seperti acetabularia, nukleoplasma terlihat jelas.

Nukleoplasma sebelumnya dianggap terdiri dari massa amorf yang tertutup di dalam nukleus, tidak termasuk kromatin dan nukleolus. Namun, di dalam nukleoplasma terdapat jaringan protein yang bertugas mengatur kromatin dan komponen inti lainnya, yang disebut matriks inti.

Teknik baru telah mampu memvisualisasikan komponen ini dengan lebih baik dan mengidentifikasi struktur baru seperti lembaran intranuklear, filamen protein yang muncul dari pori-pori inti dan mesin pengolah RNA.

Karakteristik umum

Nukleoplasma, juga disebut "sari inti" atau karyoplasma, adalah koloid protoplasma dengan sifat yang mirip dengan sitoplasma, relatif padat dan kaya akan berbagai biomolekul, terutama protein.

Kromatin dan satu atau dua sel yang disebut nukleolus ditemukan dalam zat ini. Ada juga struktur besar lainnya dalam fluida ini seperti benda Cajal, benda PML, benda spiral atau bintik nuklir, dan lainnya.

Struktur yang diperlukan untuk pemrosesan preRNA pembawa pesan dan faktor transkripsi terkonsentrasi di badan Cajal.

Bintik-bintik nuklir tampak mirip dengan benda Cajal, mereka sangat dinamis dan bergerak menuju daerah tempat transkripsi aktif.

Badan PML tampaknya menjadi penanda bagi sel kanker, karena mereka sangat meningkatkan jumlahnya di dalam nukleus.

Ada juga serangkaian badan nukleolus bola yang diameternya berkisar antara 0,5 dan 2 µm, terdiri dari gumpalan atau fibril yang, meskipun telah dilaporkan dalam sel sehat, frekuensinya jauh lebih tinggi dalam struktur patologis.

Struktur inti paling relevan yang tertanam dalam nukleoplasma dijelaskan di bawah ini:

Nukleoli

Nukleolus adalah struktur bola luar biasa yang terletak di dalam inti sel dan tidak dibatasi oleh semua jenis biomembran yang memisahkannya dari nukleoplasma lainnya.

Itu terdiri dari daerah yang disebut NOR (daerah pengatur nukleol kromosom) di mana urutan kode ribosom berada. Gen ini ditemukan di daerah tertentu dari kromosom.

Dalam kasus manusia tertentu, mereka diatur di wilayah satelit kromosom 13, 14, 15, 21 dan 22.

Serangkaian proses penting terjadi di nukleolus, seperti transkripsi, pemrosesan, dan perakitan subunit yang membentuk ribosom.

Di sisi lain, mengesampingkan fungsi tradisionalnya, penelitian terbaru menemukan bahwa nukleolus terkait dengan protein penekan sel kanker, pengatur siklus sel, dan protein dari partikel virus.

Wilayah subnuklir

Molekul DNA tidak tersebar secara acak dalam nukleoplasma sel, ia diatur dengan cara yang sangat spesifik dan kompak dengan seperangkat protein yang sangat terkonservasi selama evolusi yang disebut histon.

Proses pengorganisasian DNA memungkinkan pengenalan hampir empat meter materi genetik ke dalam struktur mikroskopis.

Asosiasi materi genetik dan protein ini disebut kromatin. Ini diatur dalam daerah atau domain yang ditentukan dalam nukleoplasma, dan dua jenis dapat dibedakan: eukromatin dan heterokromatin.

Eukromatin kurang kompak dan mencakup gen yang transkripsi aktif, karena faktor transkripsi dan protein lain memiliki akses ke dalamnya berbeda dengan heterokromatin, yang sangat kompak.

Daerah heterokromatin ditemukan di pinggiran dan eukromatin lebih ke pusat nukleus, dan juga dekat dengan pori-pori inti.

Demikian pula, kromosom didistribusikan di area tertentu di dalam nukleus yang disebut wilayah kromosom. Dengan kata lain, kromatin tidak mengambang secara acak di nukleoplasma.

Matriks inti

Susunan berbagai kompartemen nuklir tampaknya ditentukan oleh matriks nuklir.

Ini adalah struktur internal inti yang terdiri dari lembaran yang digabungkan dengan kompleks pori inti, sisa-sisa nukleolus dan satu set struktur berserat dan granular yang didistribusikan ke seluruh inti yang menempati volume yang signifikan.

Studi yang mencoba untuk mengkarakterisasi matriks telah menyimpulkan bahwa matriks terlalu beragam untuk mendefinisikan susunan biokimia dan fungsionalnya.

Lamina adalah sejenis lapisan yang terdiri dari protein yang berkisar antara 10 hingga 20 nm dan disandingkan dengan permukaan bagian dalam membran inti. Konstitusi protein bervariasi tergantung pada kelompok taksonomi yang diteliti.

Protein yang membentuk lamina mirip dengan filamen perantara dan, selain pensinyalan inti, memiliki daerah bulat dan silinder.

Adapun matriks inti internal, mengandung sejumlah besar protein dengan situs pengikatan untuk messenger RNA dan jenis RNA lainnya. Dalam matriks internal ini, terjadi replikasi DNA, transkripsi non-nukleol, dan pemrosesan preRNA messenger pasca-transkripsi.

Nukleoskeleton

Di dalam nukleus terdapat struktur yang sebanding dengan sitoskeleton dalam sel yang disebut nukleoskeleton, terdiri dari protein seperti aktin, αII-spektrin, miosin, dan protein raksasa yang disebut titin. Namun keberadaan struktur ini masih diperdebatkan oleh para peneliti.

Struktur

Nukleoplasma adalah zat agar-agar di mana berbagai struktur inti, yang disebutkan di atas, dapat dibedakan.

Salah satu komponen utama nukleoplasma adalah ribonukleoprotein, yang terdiri dari protein dan RNA yang terdiri dari daerah yang kaya akan asam amino aromatik dengan afinitas untuk RNA.

Ribonukleoprotein yang ditemukan di dalam nukleus secara khusus disebut ribonukleoprotein nuklir kecil.

Komposisi biokimia

Komposisi kimiawi nukleoplasma tergolong kompleks, termasuk biomolekul kompleks seperti protein dan enzim inti, serta senyawa anorganik seperti garam dan mineral seperti kalium, natrium, kalsium, magnesium, dan fosfor.

Beberapa ion ini adalah kofaktor yang sangat diperlukan dari enzim yang mereplikasi DNA. Ini juga mengandung ATP (adenosine triphosphate) dan asetil koenzim A.

Serangkaian enzim yang diperlukan untuk sintesis asam nukleat, seperti DNA dan RNA, tertanam di dalam nukleoplasma. Di antara yang paling penting adalah DNA polimerase, RNA polimerase, NAD sintetase, piruvat kinase, dan lain-lain.

Salah satu protein paling melimpah dari nukleoplasma adalah nukleoplastim, yang merupakan protein asam dan pentamerik yang memiliki domain yang tidak sama di kepala dan ekor. Karakteristik asamnya berhasil melindungi muatan positif yang ada di histon dan berhasil berasosiasi dengan nukleosom.

Nukleosom adalah struktur mirip manik pada kalung, dibentuk oleh interaksi DNA dengan histon. Molekul lipid kecil juga terdeteksi mengambang di matriks semi-air ini.

fitur

Nukleoplasma adalah matriks tempat serangkaian reaksi esensial berlangsung untuk berfungsinya nukleus dan sel secara umum. Ini adalah situs di mana sintesis DNA, RNA dan subunit ribosom terjadi.

Ia bekerja sebagai semacam "matras" yang melindungi struktur yang dibenamkan di dalamnya, selain menyediakan sarana pengangkut material.

Ini berfungsi sebagai perantara suspensi untuk struktur subnuklir dan juga membantu menjaga bentuk nukleus stabil, memberikannya kekakuan dan ketangguhan.

Keberadaan beberapa jalur metabolisme di dalam nukleoplasma, seperti di dalam sitoplasma sel, telah dibuktikan. Dalam jalur biokimia ini terdapat glikolisis dan siklus asam sitrat.

Jalur pentosa fosfat, yang menyumbang pentosa ke nukleus, juga telah dilaporkan. Dengan cara yang sama, nukleus adalah zona sintesis untuk NAD ⁺ , yang berfungsi sebagai koenzim dehidrogenase.

Pemrosesan preRNA Messenger

Pemrosesan pra-mRNA berlangsung di nukleoplasma dan membutuhkan keberadaan ribonukleoprotein nukleolus kecil, disingkat snRNP.

Memang, salah satu aktivitas aktif terpenting yang terjadi di nukleoplasma eukariotik adalah sintesis, pemrosesan, pengangkutan, dan ekspor RNA kurir dewasa.

Kelompok ribonukleoprotein bersama-sama membentuk spliceosome atau kompleks splicing, yang merupakan pusat katalitik yang bertanggung jawab untuk menghilangkan intron dari messenger RNA. Serangkaian molekul RNA yang tinggi urasil bertanggung jawab untuk mengenali intron.

Spliciosome terdiri dari sekitar lima RNA nukleolus kecil yang disebut snRNA U1, U2, U4 / U6 dan U5, di samping partisipasi protein lain.

Mari kita ingat bahwa pada eukariota, gen di dalam molekul DNA diinterupsi oleh daerah non-pengkode yang disebut intron yang harus dihilangkan.

Reaksi penyambungan mengintegrasikan dua langkah berturut-turut: serangan nukleofilik di zona potong 5 'melalui interaksi dengan residu adenosin yang berdekatan dengan zona 3' dari intron (langkah yang melepaskan ekson), diikuti oleh penyatuan ekson.

Referensi

1. Brachet, J. (2012). Sitologi Molekuler V2: Interaksi Sel. Elsevier.
2. Guo, T., & Fang, Y. (2014). Organisasi fungsional dan dinamika inti sel. Frontiers in Plant Science, 5, 378.
3. Jiménez García, LF (2003). Biologi seluler dan molekuler. Pearson Education of Mexico.
4. Lammerding, J. (2011). Mekanika Inti. Fisiologi Komprehensif, 1 (2), 783-807.
5. Pederson, T. (2000). Setengah Abad "The Nuclear Matrix." Molecular Biology of the Cell, 11 (3), 799-805.
6. Pederson, T. (2011). The Nucleus Diperkenalkan. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 3 (5), a000521.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologi. Panamerican Medical Ed.