diagrama do núcleo mostrando a membrana nuclear externa com cravagem do ribossoma, poros nucleares, ADN (complexado como cromatina) e o nucleolo.
o núcleo contém quase todo o ADN da célula, rodeado por uma rede de filamentos intermediários fibrosos e envoltos numa membrana dupla chamada “envelope nuclear”. O envelope nuclear separa o fluido dentro do núcleo, chamado nucleoplasma, do resto da célula., O tamanho do núcleo depende do tamanho da célula em que está contido, com um núcleo tipicamente ocupando cerca de 8% do volume total da célula. O núcleo é a maior organela das células animais.: 12 nas células de mamíferos, o diâmetro médio do núcleo é de aproximadamente 6 micrómetros (µm).Invólucro Nuclear e poros principais: Invólucro Nuclear e poros nucleares O invólucro nuclear é constituído por duas membranas, uma membrana nuclear interna e outra externa.,: 649 juntas, estas membranas servem para separar o material genético da célula do resto do conteúdo celular, e permitir que o núcleo mantenha um ambiente distinto do resto da célula. Apesar de sua proximidade em torno de grande parte do núcleo, as duas membranas diferem substancialmente em forma e conteúdo. A membrana interna envolve o conteúdo nuclear, proporcionando sua borda definidora.: 14 embutidas dentro da membrana interna, várias proteínas ligam os filamentos intermediários que dão ao núcleo sua estrutura.,: 649 a membrana externa envolve a membrana interna, e é contínua com a membrana reticulum endoplasmática adjacente.: 649 como parte da membrana reticulum endoplasmática, a membrana nuclear externa é cravada com ribossomas que estão traduzindo ativamente proteínas através da membrana.: 649 o espaço entre as duas membranas, chamado de “espaço perinuclear”, é contínuo com o lúmen reticulum endoplásmico.: 649
poros nucleares, que fornecem canais aquosos através do envelope, são compostos de várias proteínas, coletivamente referidas como nucleoporinas., Os poros são cerca de 60-80 milhões de daltons em peso molecular e consistem de cerca de 50 (em leveduras) a várias centenas de proteínas (em vertebrados).:622-4 Os poros são 100 nm de diâmetro total; no entanto, a diferença através do qual as moléculas livremente difusa é de apenas cerca de 9 nm de largura, devido à presença de sistemas de regulação dentro do centro do poro. Este tamanho permite seletivamente a passagem de pequenas moléculas solúveis em água, impedindo moléculas maiores, como ácidos nucleicos e proteínas maiores, de entrar ou sair inapropriadamente do núcleo., Estas grandes moléculas devem ser ativamente transportadas para o núcleo. O núcleo de uma célula mamífera típica terá cerca de 3000 a 4000 poros ao longo do seu envelope, cada um dos quais contém uma estrutura em forma de anel em oito vezes simétrico, numa posição em que as membranas interna e externa se fundem. Junto ao anel está uma estrutura chamada Cesta nuclear que se estende para o nucleoplasma, e uma série de extensões filamentosas que chegam ao citoplasma. Ambas as estruturas servem para mediar a ligação às proteínas de transporte nuclear.,: 509-10
A maioria das proteínas, subunidades ribossómicas e algumas RNAs são transportadas através dos complexos poros num processo mediado por uma família de factores de transporte conhecidos como karyoferinas. As karioferinas que mediam o movimento para o núcleo também são chamadas de importinas, enquanto que as que mediam o movimento para fora do núcleo são chamadas de exportinas. A maioria das karioferinas interagem diretamente com sua carga, embora alguns usem proteínas adaptadoras., Hormônios esteróides como cortisol e aldosterona, bem como outras pequenas moléculas lipídicas solúveis envolvidas na sinalização intercelular, podem se difundir através da membrana celular e no citoplasma, onde se ligam proteínas do receptor nuclear que são traficadas para o núcleo. Lá eles servem como fatores de transcrição quando ligados a seu ligante; na ausência de um ligando, muitos desses receptores funcionam como histona deacetilases que reprimem a expressão do gene.,:488
lâmina Nuclear
Em células de animais, duas redes de filamentos intermediários fornecem o núcleo com suporte mecânico: A lâmina nuclear formas organizadas de uma malha interna de rosto do envelope, enquanto os menos organizados suporte é fornecido no cytosolic rosto do envelope. Ambos os sistemas fornecem apoio estrutural para o envelope nuclear e pontos de ancoragem para cromossomas e poros nucleares.
A lâmina nuclear é composta principalmente por proteínas laminas., Como todas as proteínas, as laminas são sintetizadas no citoplasma e mais tarde transportadas para o interior do núcleo, onde são montadas antes de serem incorporadas na rede existente de lâmina nuclear. Laminas encontradas na face citosólica da membrana, tais como esmerina e nesprin, ligam-se ao citoesqueleto para fornecer suporte estrutural. Laminas também são encontradas dentro do nucleoplasma, onde formam outra estrutura regular, conhecida como véu nucleoplásmico, que é visível através de microscopia de fluorescência., A função real do véu não é clara, embora seja excluída do nucléolo e esteja presente durante a interfase. Estruturas laminas que compõem o véu, como o LEM3, ligam a cromatina e interrompem sua estrutura inibem a transcrição de genes codificadores de proteínas.tal como os componentes de outros filamentos intermédios, o monómero laminado contém um domínio Alfa-helicoidal utilizado por dois monómeros para se enrolarem, formando uma estrutura mais dímera chamada bobina enrolada., Duas dessas estruturas mais dímeras então se unem lado a lado, em um arranjo antiparalelal, para formar um tetrâmero chamado protofilamento. Oito destes protofilamentos formam um arranjo lateral que é torcido para formar um filamento de corda. Estes filamentos podem ser montados ou desmontados de uma forma dinâmica, o que significa que as mudanças no comprimento do filamento dependem das taxas concorrentes de adição e remoção do filamento.mutações nos genes de lamina que conduzem a defeitos no conjunto do filamento causam um grupo de doenças genéticas raras conhecidas como laminopatias., A laminopatia mais notável é a família de doenças conhecidas como progeria, que provoca o aparecimento de envelhecimento prematuro em seus pacientes. O mecanismo exato pelo qual as alterações bioquímicas associadas dão origem ao fenótipo envelhecido não é bem compreendido.
cromossomas
um núcleo de fibroblastos do rato no qual o ADN está manchado de azul., Os distintos territórios cromossômicos do cromossomo 2 (vermelho) e do cromossomo 9 (verde) são manchados com hibridização fluorescente in situ.
o núcleo celular contém a maioria do material genético da célula na forma de múltiplas moléculas lineares de ADN organizadas em estruturas chamadas cromossomas. Cada célula humana contém cerca de dois metros de ADN.: 405 durante a maior parte do ciclo celular estes são organizados em um complexo proteico de DNA conhecido como cromatina, e durante a divisão celular a cromatina pode ser vista para formar os cromossomos bem definidos familiar a partir de um cariótipo., Uma pequena fração dos genes da célula está localizada na mitocôndria.: 438
Existem dois tipos de cromatina. A eucromatina é a forma de DNA menos compacta, e contém genes que são frequentemente expressos pela célula. O outro tipo, heterocromatina, é a forma mais compacta, e contém DNA que é raramente transcrito., Esta estrutura é categorizadas em facultativos heterochromatin, consistindo de genes que são organizados como heterochromatin apenas em determinados tipos de células ou em determinados estágios de desenvolvimento, e constitutiva heterochromatin que consiste cromossomo componentes estruturais, tais como os telômeros e centromeres. Durante a interfase, a cromatina se organiza em diferentes patches, chamados territórios cromossômicos. Genes ativos, que são geralmente encontrados na região eucarromática do cromossomo, tendem a ser localizados em direção ao limite do território do cromossomo.,anticorpos
a certos tipos de organização cromatina, em particular, nucleossomas, têm sido associados a uma série de doenças auto-imunes, tais como lúpus eritematoso sistêmico. Estes são conhecidos como anticorpos anti-nucleares (ANA) e também foram observados em conjunto com esclerose múltipla como parte da disfunção geral do sistema imunológico.,
Nucleolus
Uma micrografia eletrônica de um núcleo da célula, mostrando a escura manchada nucleolus
O nucleolus é o maior dos discretos densamente manchadas, membraneless de estruturas conhecidas como nuclear corpos encontrados no núcleo. Forma-se em torno de repetições tandem de rDNA, codificação de DNA para RNA ribossomal (rRNA). Estas regiões são chamadas de regiões organizadoras nucleolares (NOR)., Os principais papéis do nucleolus são sintetizar rRNA e montar ribossomas. A coesão estrutural do nucleolus depende de sua atividade, já que o conjunto ribossômico no nucleolus resulta na Associação transitória de componentes nucleolares, facilitando ainda mais a montagem ribossômica e, portanto, mais associação. Este modelo é apoiado por observações que a inactivação do ADNR resulta na mistura de estruturas nucleolares.
no primeiro passo do conjunto ribossomo, uma proteína chamada RNA polimerase I transcreve rDNA, que forma um grande precursor pré-rRNA., Este é clivado em dois grandes rRNA subunidades – 5.8 S, e 28S, e uma pequena rRNA subunidade 18S.:328 A transcrição, pós-transcricional de processamento e montagem de rRNA ocorre no nucleolus, auxiliado por pequenos nucleolar RNA (snoRNA) moléculas, alguns dos quais são derivados de emendados íntrons do mensageiro Rna de codificação de genes relacionados com o ribossomal função. As subunidades ribossomais montadas são as maiores estruturas que passam pelos poros nucleares.,:526
Quando observadas ao microscópio eletrônico, o nucleolus pode ser visto consistem em distinguir três regiões: o interior fibrilar centros (FCs), cercado por densas componente fibrilar (DFC) (que contém fibrillarin e nucleolin), que, por sua vez, é limitada pela componente granular (GC) (que contém a proteína nucleophosmin). A transcrição do ADNR ocorre no limite FC ou FC-DFC, e, portanto, quando a transcrição rDNA na célula é aumentada, mais FCs são detectados., A maior parte da clivagem e modificação de rRNAs ocorre no DFC, enquanto os últimos passos envolvendo a montagem de proteínas nas subunidades ribossômicas ocorrem no GC.
outros corpos nucleares
além dos núcleos, o núcleo contém uma série de outros corpos nucleares. Estes incluem corpos Cajais, gemini de corpos Cajais, associação polimórfica de interfase karyosomal (PIKA), corpos de leucemia promielocítica (LMP), paraspeckles e splicing speckles., Embora pouco se saiba sobre um número destes domínios, eles são significativos na medida em que mostram que o nucleoplasma não é uma mistura uniforme, mas sim contém subdomínios funcionais organizados.outras estruturas subnucleares aparecem como parte de processos de doenças anormais. Por exemplo, a presença de pequenas varas intranucleares tem sido relatada em alguns casos de miopatia nemalina. Esta condição resulta tipicamente de mutações na actina, e as próprias varetas consistem em actina mutante, bem como outras proteínas citoesqueléticas.,
corpos Cajais e pedras preciosas
um núcleo normalmente contém entre uma e dez estruturas compactas chamadas corpos Cajais ou corpos em estuque (CB), cujo diâmetro mede entre 0,2 µm e 2,0 µm dependendo do tipo celular e da espécie. Quando vistos sob um microscópio electrónico, assemelham-se a bolas de fio enrolado e são focos densos de distribuição para a coilina proteica. CBs are involved in a number of different roles relating to RNA processing, specifically small nucleolar RNA (snoRNA) and small nuclear RNA (snRNA) maturation, and histone mRNA modification.,similares aos corpos de Cajal são Gemini de corpos de Cajal, ou pedras preciosas, cujo nome é derivado da constelação de Gemini em referência à sua relação próxima com a CBs. As pedras preciosas são semelhantes em tamanho e forma à CBs, e na verdade são praticamente indistinguíveis sob o microscópio. Ao contrário da CBs, as pedras preciosas não contêm pequenas ribonucleoproteínas nucleares (snRNPs), mas contêm uma proteína chamada sobrevivência do neurônio motor (SMN) cuja função se relaciona com a biogênese snRNP., Acredita-se que as pedras preciosas ajudem a CBs na biogênese snRNP, embora também tenha sido sugerido a partir de evidências microscópicas de que a CBs e as pedras preciosas são manifestações diferentes da mesma estrutura. Estudos Ultra-estruturais posteriores mostraram que as gemas são gêmeas de corpos Cajais com a diferença na componente coilin; os corpos Cajal são SMN positivos e coilin positivos, e as gemas são SMN positivas e coilin negativas.domínios
PIKA e PTF
domínios PIKA, ou associações polimórficas de interfase kariosómica, foram descritas pela primeira vez em estudos de microscopia em 1991., A sua função permanece incerta, embora não se tenha pensado que estivesse associada a replicação activa do ADN, transcrição ou processamento de ARN. Eles têm sido encontrados frequentemente associados com domínios discretos definidos pela densa localização do fator de transcrição PTF, que promove a transcrição de pequeno RNA nuclear (snRNA).corpos de leucemia promielocítica (corpos de LMP) são corpos esféricos encontrados espalhados por todo o nucleoplasma, medindo em torno de 0,1-1,0 µm., Eles são conhecidos por uma série de outros nomes, incluindo domínio nuclear 10 (ND10), corpos de Kremer e domínios oncogênicos PML. Os corpos de LMP são nomeados em homenagem a um de seus principais componentes, a proteína de leucemia promielocítica (LMP). Eles são frequentemente vistos no núcleo em associação com corpos Cajais e corpos de clivagem. PML – / – mice, que são incapazes de criar corpos PML, desenvolvem-se normalmente sem efeitos ilícitos óbvios, mostrando que os corpos PML não são necessários para a maioria dos processos biológicos essenciais.,splicing speckles são estruturas subnucleares que são enriquecidas em fatores de splicing RNA pré-mensageiro e estão localizadas nas regiões de intercâmbio do nucleoplasma de células de mamíferos. Ao nível do microscópio fluorescente, elas aparecem como estruturas irregulares, pontuadas, que variam em tamanho e forma, e quando examinadas por microscopia eletrônica, elas são vistas como aglomerados de grânulos de permutromatina., Speckles são estruturas dinâmicas, e ambos os seus componentes proteína e RNA-proteína podem circular continuamente entre speckles e outros locais nucleares, incluindo locais de transcrição ativa. Estudos sobre a composição, estrutura e comportamento de speckles forneceram um modelo para compreender a compartimentação funcional do núcleo e a organização da máquina de expressão genética splicing snRNPs e outras proteínas splicing necessárias para o processamento pré-mRNA., Devido às necessidades de mudança de uma célula, a composição e localização destes corpos muda de acordo com a transcrição e regulação do ARNm através da fosforilação de proteínas específicas. Os splicing speckles também são conhecidos como speckles nucleares (specks nucleares), compartimentos do fator de splicing (compartimentos SF), clusters de granulados intercambiáveis (IGCs), e snurpossomas B.Os snurpossomas B são encontrados nos núcleos oocitários anfíbios e nos embriões de Drosophila melanogaster. B snurpossomas aparecem sozinhos ou ligados aos corpos Cajais nos micrografos de elétrons dos núcleos anfíbios., As IGCs funcionam como locais de armazenamento para os fatores de splicing.
Paraspeckles
descoberto por Fox et al. em 2002, paraspeckles são compartimentos de forma irregular no espaço de intercâmbio do núcleo. Documentados pela primeira vez em células HeLa, onde existem Geralmente 10-30 por núcleo, paraspeckles são agora conhecidos por existir também em todas as células primárias humanas, linhas celulares transformadas e seções de tecidos., Seu nome é derivado de sua distribuição no núcleo; o “para” é curto para paralelo e os “speckles” refere-se aos splicing speckles a que eles estão sempre em estreita proximidade.
Paraspeckles sequestram proteínas nucleares e RNA e, portanto, parecem funcionar como uma esponja molecular que está envolvida na regulação da expressão genética. Além disso, paraspeckles são estruturas dinâmicas que são alteradas em resposta a alterações na atividade metabólica celular., Eles são dependentes de transcrição e na ausência de transcrição RNA Pol II, o paraspeckle desaparece e todos os seus componentes proteicos associados (PSP1, p54nrb, PSP2, CFI(m)68, e PSF) formam uma tampa perinucleolar em forma de crescente no nucleolo. Este fenómeno é demonstrado durante o ciclo celular. No ciclo celular, paraspeckles estão presentes durante a interfase e durante toda a mitose, exceto para a telofase. Durante a telofase, quando os dois núcleos da filha são formados, não há transcrição de RNA Pol II de modo que os componentes proteicos formam uma tampa perinucleolar.,fibrilhas de Pericromatina
fibrilhas de Pericromatina
as fibrilhas de Pericromatina só são visíveis ao microscópio electrónico. Eles estão localizados ao lado da cromatina transcripcionalmente ativa e são hipoteticamente os locais de processamento ativo pré-mRNA.
Clastossomas
Clastossomas são pequenos corpos nucleares (0, 2–0, 5 µm) descritos como tendo uma forma de anel espesso devido à cápsula periférica em torno destes corpos. Este nome é derivado do grego klastos, quebrado e soma, corpo. Clastossomas não estão tipicamente presentes em células normais, tornando-os difíceis de detectar., Formam-se em condições proteolíticas elevadas dentro do núcleo e degradam-se quando há uma diminuição da actividade ou se as células são tratadas com inibidores do proteosoma. A escassez de clastossomas nas células indica que não são necessários para a função proteosoma. O estresse osmótico também tem sido mostrado para causar a formação de clastossomas. Estes corpos nucleares contêm subunidades catalíticas e regulatórias do proteosoma e seus substratos, indicando que os clastossomas são locais para degradar proteínas.
