Nucleoplasma: características, estrutura e funções

O nucleoplasma é a substância na qual o DNA e outras estruturas nucleares, como os nucléolos , estão imersos . É separado do citoplasma celular por meio da membrana do núcleo, mas pode trocar materiais com ele através dos poros nucleares.

Seus componentes são principalmente água e uma série de açúcares, íons, aminoácidos e proteínas e enzimas envolvidas na regulação de genes, entre essas mais de 300 proteínas histonas diferentes. De fato, sua composição é semelhante à do citoplasma celular.

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Dentro deste fluido nuclear também estão os nucleotídeos, que são os “blocos” usados ​​para a construção de DNA e RNA, com a ajuda de enzimas e cofatores. Em algumas células grandes, como na acetabularia , o nucleoplasma é claramente visível.

Anteriormente, pensava-se que o nucleoplasma consistia em uma massa amorfa encerrada no núcleo , excluindo a cromatina e o nucléolo. No entanto, dentro do nucleoplasma existe uma rede de proteínas responsável pela organização da cromatina e outros componentes do núcleo, denominada matriz nuclear.

As novas técnicas conseguiram visualizar melhor esse componente e identificar novas estruturas, como folhas intranucleares, filamentos de proteínas que emergem dos poros nucleares e máquinas de processamento de RNA.

Características gerais

O nucleoplasma, também chamado de “suco nuclear” ou carioplasma, é um colóide protoplasmático com propriedades semelhantes ao citoplasma, relativamente denso e rico em diferentes biomoléculas, principalmente proteínas.

Nesta substância está a cromatina e um ou dois corpúculos chamados nucléolos. Também existem outras estruturas enormes nesse fluido, como corpos Cajal, corpos PML, corpos espirais ou manchas nucleares, entre outros.

Nos corpos de Cajal, as estruturas necessárias para o processamento de pré-RNA mensageiro e fatores de transcrição estão concentradas.

Os salpicos nucleares aparecer a ser semelhante a corpos de Cajal são muito dinâmico e mover-se para as regiões onde a transcrição é activo.

Os corpos PML parecem ser marcadores de células cancerígenas, pois aumentam incrivelmente seu número dentro do núcleo.

Há também uma série de corpos nucleolares de forma esférica que variam entre 0,5 e 2 µm de diâmetro, compostos por glóbulos ou fibrilas que, embora tenham sido relatados em células saudáveis, sua frequência é muito maior em estruturas patológicas.

As estruturas nucleares mais relevantes incorporadas no nucleoplasma são descritas abaixo:

Nucleoli

O nucléolo é uma excelente estrutura esférica localizada no interior do núcleo das células e não é delimitada por nenhum tipo de biomembrana que os separa do restante do nucleoplasma.

É constituído por regiões chamadas NORs ( regiões organizadoras de nucléolos cromossômicos ) onde estão localizadas as seqüências que codificam os ribossomos. Esses genes são encontrados em regiões específicas dos cromossomos.

No caso específico dos seres humanos, eles estão organizados nas regiões satélites dos cromossomos 13, 14, 15, 21 e 22.

Uma série de processos indispensáveis ​​ocorre no nucléolo, como a transcrição, processamento e montagem das subunidades que compõem os ribossomos.

Por outro lado, deixando de lado sua função tradicional, estudos recentes descobriram que o nucléolo está relacionado a proteínas supressoras de células cancerígenas, reguladores do ciclo celular e proteínas derivadas de partículas virais.

Territórios subnucleares

A molécula de DNA não é dispersa aleatoriamente no nucleoplasma celular, é organizada de maneira altamente específica e compacta com um conjunto de proteínas altamente conservadas ao longo da evolução, denominadas histonas.

O processo de organização do DNA permite que quase quatro metros de material genético sejam introduzidos em uma estrutura microscópica.

Essa associação de material genético e proteína é chamada cromatina. Está organizado em regiões ou domínios definidos no nucleoplasma, podendo distinguir dois tipos: eucromatina e heterocromatina.

A eucromatina é menos compacta e engloba genes cuja transcrição é ativa, uma vez que fatores de transcrição e outras proteínas têm acesso a ela em contraste com a heterocromatina, que é altamente compacta.

As regiões da heterocromatina são encontradas na periferia e na eucromatina, mais ao centro do núcleo e também próximas aos poros nucleares.

Da mesma forma, os cromossomos são distribuídos em áreas específicas dentro do núcleo chamadas territórios cromossômicos. Em outras palavras, a cromatina não está flutuando aleatoriamente no nucleoplasma.

Matriz nuclear

A organização dos diferentes compartimentos nucleares parece ser ditada pela matriz nuclear.

É uma estrutura interna do núcleo composta por uma folha acoplada a complexos de poros nucleares, restos nucleolares e um conjunto de estruturas fibrosas e granulares que são distribuídas por todo o núcleo, ocupando um volume importante.

Estudos que tentaram caracterizar a matriz concluíram que é muito diverso para definir sua constituição bioquímica e funcional.

A folha é um tipo de camada composta de proteínas que cobre de 10 a 20 nm e é justaposta à face interna da membrana do núcleo. A constituição da proteína varia de acordo com o grupo taxonômico estudado.

As proteínas que constituem a folha são semelhantes aos filamentos intermediários e, além da sinalização nuclear, possuem regiões globulares e cilíndricas.

Quanto à matriz nuclear interna, ela contém um alto número de proteínas com locais de ligação ao RNA mensageiro e outros tipos de RNA. Nesta matriz interna, ocorre replicação do DNA, transcrição não nucleolar e processamento de pré-RNA mensageiro pós-transcrição.

Nucleoskeleton

Dentro do núcleo existe uma estrutura comparável ao citoesqueleto nas células denominadas nucleosqueleto, consistindo de proteínas como actina, espectro αII, miosina e a proteína gigante chamada titina. No entanto, a existência dessa estrutura ainda é debatida pelos pesquisadores.

Estrutura

O nucleoplasma é uma substância gelatinosa na qual várias estruturas nucleares, mencionadas acima, podem ser distinguidas.

Um dos principais componentes do nucleoplasma são as ribonucleoproteínas, compostas por proteínas e RNA constituídos por uma região rica em aminoácidos aromáticos com afinidade pelo RNA.

As ribonucleoproteínas encontradas no núcleo referem-se especificamente a pequenas ribonucleoproteínas nucleares.

Composição bioquímica

A composição química do nucleoplasma é complexa, incluindo biomoléculas complexas, como proteínas e enzimas nucleares, e também compostos inorgânicos, como sais e minerais, como potássio, sódio, cálcio, magnésio e fósforo.

Alguns desses íons são cofatores indispensáveis ​​das enzimas que replicam o DNA. Também contém ATP (adenosina trifosfato) e acetil coenzima A.

Uma série de enzimas necessárias para a síntese de ácidos nucléicos, como DNA e RNA, estão incorporadas no nucleoplasma. Entre os mais importantes estão DNA polimerase, RNA polimerase, NAD sintetase, piruvato quinase, entre outros.

Uma das proteínas mais abundantes no nucleoplasma é a nucleoplastima, que é uma proteína ácida e pentamérica que possui domínios desiguais na cabeça e cauda. Sua característica ácida consegue rastrear as cargas positivas presentes nas histonas e está associada ao nucleossomo.

Nucleossomos são aquelas estruturas semelhantes às contas de um colar, formadas pela interação do DNA com as histonas. Pequenas moléculas de natureza lipídica também foram detectadas flutuando nesta matriz semi-aquosa.

Funções

O nucleoplasma é a matriz em que uma série de reações é essencial para o bom funcionamento do núcleo e da célula em geral. É o local onde ocorre a síntese de DNA, RNA e subunidades ribossômicas.

Funciona como uma espécie de “colchão” que protege as estruturas imersas nele, além de fornecer um meio de transporte de materiais.

Serve como um intermediário de suspensão para estruturas subnucleares e também ajuda a manter a forma do núcleo estável, proporcionando rigidez e dureza.

A existência de várias vias metabólicas no nucleoplasma foi demonstrada, como ocorre no citoplasma celular. Dentro dessas vias bioquímicas estão a glicólise e o ciclo do ácido cítrico.

A rota das pentoses fosfato, que fornece pentoses ao núcleo, também foi relatada. Da mesma forma, o núcleo é uma zona de síntese de NAD + , que funciona como coenzimas de desidrogenases.

Processamento preRNA do Messenger

O processamento do pré-mRNA ocorre no nucleoplasma e requer a presença de pequenas ribonucleoproteínas nucleolares, abreviadas como snRNP.

De fato, uma das atividades ativas mais importantes que ocorrem no nucleoplasma eucariótico é a síntese, processamento, transporte e exportação de RNAs mensageiros maduros.

As ribonucleoproteínas se agrupam para formar o complexo de emenda esplênico, que é um centro catalítico responsável pela remoção de íntrons do RNA mensageiro. Uma série de moléculas de RNA uracil alto é responsável pelo reconhecimento de íntrons.

O spliciossoma é constituído por cerca de cinco pequenos snRNA nucleolares RNA-U1, U2, U4 / U6 e U5, além da participação de outras proteínas.

Lembre-se de que, nos eucariotos, os genes são interrompidos em uma molécula de DNA por regiões não codificantes chamadas íntrons que devem ser eliminados.

A reação de emenda integra duas etapas consecutivas: o ataque nucleofílico na zona de corte de 5 ‘por interação com um resíduo de adenosina contíguo à zona de 3’ do íntron (etapa que libera o exon), seguido pela união dos exons.

Referências

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