Letak nukleoplasma di dalam inti sel
Apa itu nukleoplasma?
nukleoplasma adalah zat yang DNA dan struktur nuklir lainnya, seperti nukleolus , tenggelam . Ini dipisahkan dari sitoplasma sel melalui membran nukleus, tetapi dapat bertukar bahan dengannya melalui pori-pori nuklir.
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. Bahkan, komposisinya mirip dengan sitoplasma sel.
Di dalam cairan nukleus ini juga terdapat nukleotida, yang merupakan “bahan penyusun” yang digunakan untuk konstruksi DNA dan RNA, dengan bantuan enzim dan kofaktor. Pada beberapa sel besar, seperti acetabularia , nukleoplasma terlihat jelas.
Nukleoplasma sebelumnya dianggap terdiri dari massa amorf yang tertutup dalam nukleus, tidak termasuk kromatin dan nukleolus. Namun, di dalam nukleoplasma ada jaringan protein yang bertanggung jawab untuk mengatur kromatin dan komponen nukleus lainnya, yang disebut matriks nukleus.
Teknik baru telah mampu memvisualisasikan komponen ini dengan lebih baik dan mengidentifikasi struktur baru seperti lembaran intranuklear, filamen protein yang muncul dari pori-pori nuklir, dan mesin pemrosesan RNA.
Ciri-ciri umum nukleoplasma
– Nukleoplasma, juga disebut “jus nuklir” atau karioplasma, adalah koloid protoplasma dengan sifat yang mirip dengan sitoplasma, relatif padat dan kaya akan berbagai biomolekul , terutama protein.
– Dalam zat ini terdapat kromatin dan satu atau dua sel darah yang disebut nukleolus. Ada juga struktur besar lainnya dalam cairan ini seperti badan Cajal, badan PML, badan spiral atau bintik nuklir, antara lain.
– Struktur yang diperlukan untuk pemrosesan messenger preRNA dan faktor transkripsi terkonsentrasi di badan Cajal.
– Bintik – bintik nuklir tampak mirip dengan badan Cajal, mereka sangat dinamis dan bergerak menuju daerah di mana transkripsi aktif.
– Badan PML tampaknya menjadi penanda sel kanker, karena jumlahnya meningkat pesat di dalam nukleus.
– Ada juga serangkaian badan nukleolus sferis yang berdiameter antara 0,5 dan 2 m, terdiri dari globul atau fibril yang, meskipun telah dilaporkan pada sel sehat, frekuensinya jauh lebih tinggi pada struktur patologis.
Struktur nukleoplasma
Struktur nuklir paling relevan yang ditemukan tertanam dalam nukleoplasma dijelaskan di bawah ini:
nukleolus
Nukleolus adalah sub-struktur dari nukleus eukariotik
Nukleolus atau nukleolus adalah struktur bulat luar biasa yang terletak di dalam inti sel dan tidak dibatasi oleh jenis biomembran apa pun yang memisahkannya dari nukleoplasma lainnya.
Itu terdiri dari daerah yang disebut NORs (daerah pengatur nukleolar kromosom ) di mana urutan kode untuk ribosom berada . Gen-gen ini ditemukan di daerah tertentu dari kromosom.
Dalam kasus khusus manusia, mereka diatur dalam 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 di dalam nukleoplasma sel, molekul ini diorganisasikan dengan cara yang sangat spesifik dan kompak dengan seperangkat protein yang sangat terkonservasi sepanjang 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 di wilayah atau domain yang ditentukan dalam nukleoplasma, mampu membedakan dua jenis: eukromatin dan heterokromatin.
Eukromatin kurang kompak dan mencakup gen yang transkripsinya aktif, karena faktor transkripsi dan protein lain memiliki akses ke sana, 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 dalam nukleoplasma.
Matriks nuklir
Organisasi kompartemen nuklir yang berbeda tampaknya ditentukan oleh matriks nuklir.
Ini adalah struktur internal nukleus yang terdiri dari lembaran yang digabungkan ke kompleks pori nuklir, sisa-sisa nukleolus dan satu set struktur berserat dan granular yang didistribusikan ke seluruh nukleus yang menempati volume yang signifikan.
Studi yang mencoba untuk mengkarakterisasi matriks telah menyimpulkan bahwa itu terlalu beragam untuk mendefinisikan susunan biokimia dan fungsionalnya.
Lamina adalah sejenis lapisan yang terdiri dari protein yang berkisar dari 10 hingga 20 nm dan disandingkan dengan permukaan bagian dalam membran nukleus. Konstitusi protein bervariasi tergantung pada kelompok taksonomi dipelajari.
Protein yang membentuk lamina mirip dengan filamen intermediet dan, selain sinyal nukleus, memiliki daerah globular dan silindris.
Adapun matriks nukleus internal, mengandung sejumlah besar protein dengan situs pengikatan untuk RNA pembawa pesan dan jenis RNA lainnya. Dalam matriks internal ini, terjadi replikasi DNA, transkripsi non-nukleolar, dan pemrosesan preRNA utusan pasca-transkripsi.
nukleoskeleton
Di dalam nukleus ada struktur yang sebanding dengan sitoskeleton dalam sel yang disebut nukleoskeleton, terdiri dari protein seperti aktin, II-spektrin, miosin, dan protein raksasa yang disebut titin. Namun keberadaan struktur ini masih diperdebatkan oleh para peneliti.
Komposisi
Salah satu komponen utama nukleoplasma adalah ribonukleoprotein, terdiri dari protein dan RNA yang terdiri dari daerah yang kaya akan asam amino aromatik dengan afinitas terhadap RNA.
Ribonukleoprotein yang ditemukan dalam nukleus secara khusus disebut ribonukleoprotein nuklir kecil.
Komposisi biokimia
Komposisi kimia nukleoplasma adalah kompleks, termasuk biomolekul kompleks seperti protein dan enzim nuklir, dan juga senyawa anorganik seperti garam dan mineral seperti kalium, natrium, kalsium, magnesium, dan fosfor.
Beberapa ion ini merupakan kofaktor yang sangat diperlukan dari enzim yang mereplikasi DNA. Ini juga mengandung ATP (adenosin trifosfat) dan asetil koenzim A.
Serangkaian enzim yang diperlukan untuk sintesis asam nukleat, seperti DNA dan RNA, tertanam dalam nukleoplasma. Di antara yang paling penting adalah DNA polimerase, RNA polimerase, NAD sintetase, piruvat kinase, antara lain.
Salah satu protein yang paling melimpah dalam 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 dalam histon dan berhasil berasosiasi dengan nukleosom.
Nukleosom adalah struktur seperti manik-manik pada kalung, dibentuk oleh interaksi DNA dengan histon. Molekul lipid kecil juga telah terdeteksi mengambang dalam matriks semi-air ini.
Fungsi nukleoplasma
Nukleoplasma adalah matriks di mana serangkaian reaksi penting terjadi untuk berfungsinya nukleus dan sel secara umum. Ini adalah situs di mana sintesis DNA, RNA dan subunit ribosom terjadi.
Ia bekerja sebagai semacam “kasur” yang melindungi struktur yang terbenam di dalamnya, selain menyediakan sarana pengangkutan material.
Ini berfungsi sebagai perantara suspensi untuk struktur subnuklear dan juga membantu menjaga bentuk inti tetap stabil, memberikan kekakuan dan ketangguhan.
Keberadaan beberapa jalur metabolisme dalam nukleoplasma, seperti dalam sitoplasma sel, telah dibuktikan. Dalam jalur biokimia ini adalah glikolisis dan siklus asam sitrat.
Jalur pentosa fosfat, yang memberikan kontribusi pentosa ke nukleus, juga telah dilaporkan. Demikian pula, nukleus adalah zona sintesis untuk NAD + , yang berfungsi sebagai koenzim dehidrogenase.
Pemrosesan messenger preRNA
Pemrosesan pra-mRNA berlangsung di nukleoplasma dan membutuhkan kehadiran ribonukleoprotein nukleolus kecil, disingkat snRNP.
Memang, salah satu aktivitas aktif terpenting yang terjadi dalam nukleoplasma eukariotik adalah sintesis, pemrosesan, transportasi, dan ekspor RNA pembawa pesan yang matang.
Kelompok ribonukleoprotein bersama-sama membentuk spliceosome atau kompleks penyambungan, yang merupakan pusat katalitik yang bertanggung jawab untuk menghilangkan intron dari RNA pembawa pesan. Serangkaian molekul RNA urasil tinggi bertanggung jawab untuk mengenali intron.
Spliciosome terdiri dari sekitar lima RNA nukleolar 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 terputus oleh daerah non-coding yang disebut intron yang harus dihilangkan.
Reaksi penyambungan mengintegrasikan dua langkah berurutan: serangan nukleofilik di zona potongan 5 melalui interaksi dengan residu adenosin yang berdekatan dengan zona 3 intron (langkah yang melepaskan ekson), diikuti oleh penyatuan ekson.