J. Vondráček
Buněčné jádro
Téma přednášky
BUNĚČNÉ JÁDRO A JEHO DYNAMIKA
přehled struktury buněčného jádra a chromatinu;
komunikace mezi složkami buněčného jádra a
cytoplazmou;
variabilita buněčného jádra v živočišných buňkách;
Stavba buněčného jádra živočišné buňky
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
Interfázní jádro živočišné buňky:
vnitřní a vnější jaderná membrána;
perinukleární prostor;
jaderná lamina;
jaderné póry;
chromatin;
jadérko a další subjaderné struktury;
Jaderná lamina a její funkce
jaderná lamina leží na vnitřní straně vnitřní jaderné membrány
funkce –stabilizuje jádro, podílí se na organizaci chromatinu, váže jaderné
póry a řadu proteinů jaderné membrány i transkripčních regulátorů;
hlavní složkou laminy živočišných buněk jsou laminy – laminy – vláknité
proteiny vytvářející intermediární filamenta;
laminy typu A – A a C – převážně v diferencovaných buňkách;
laminy typu B – B1 a B2 – ve všech buňkách;
jsou propojené s proteiny vnější jaderné membrány a cytoskeletem;
Immunity & Ageing, 2009, 6:4
Jaderná lamina a její funkce
druhou složkou jsou proteiny asociované s jadernou laminou - lamin
associated polypeptide 1 a 2 (LAP1, LAP2), emerin, lamin B-receptor (LBR),
otefin a MAN1;
propojena přímo či nepřímo s povrchem jádra, ER a cytoskeletem;
dědičné poruchy struktury a funkce laminů – laminopatie;
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
J. Biomed. Sci., 2009, 16:96
Chromatin
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
genomová DNA je v jádře spolu s
asociovanými proteiny
organizována to jednotlivých
chromozómů vytvářejících
chromatin;
základní jednotkou je nukleozóm
– DNA + histony, ale s DNA je
asociována také řada dalších
proteinů:
Nukleozómy dynamicky interagují s DNA
DNA je propojena s histony v nukleozómu
prostřednictvím vodíkových můstků,
prostřednictvím hydrofobních interakcí i na
základě rozdílného náboje (pozitivní histony
– jedna pětina AA jsou Lys a Arg - vs.
negativní DNA);
všechny histony mají N-terminální úsek
orientovaný mimo nukleozóm – regulační
význam – kontrola struktury chromatinu –
zásadní význam jak pro replikaci tak pro
transkripci;
vedle sekvenčně vysoce konzervovaných
„core“ histonů, vytvářejí buňky i menší
množství variantních histonů (histone
variants) s modifikovanou DNA sekvencí –
podobně jako post-translační modifikace se
podílejí na regulaci struktury chromatinu;
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
Komplexy remodelující chromatin
vazba DNA-histony je dynamická - komplexy proteinů obsahujících
podjednotku hydrolyzující ATP – tato energie je využita k částečnému
uvolnění DNA z nukleozómu a posunu (nucleosome sliding) – může dojít k
vystavení specifických oblastí DNA jiným proteinům (transkripční regulátory,
replikace DNA, opravy DNA);
spolu s dalšími proteiny (histonové chaperony) mohou tyto komplexy také
katalyzovat úplné odstranění core histonů (ejection), odstranění dimeru
H2A – H2B, nebo jeho nahrazení dimerem, který obsahuje H2A variantu –
např. H2A.Z);
těchto komplexů je v buňce velké množství (obsahují často 10 a více
proteinových podjednotek) a většina je regulována v závislosti na dalších
faktorech regulujících transkripci;
Nukleozómy vytvářejí 30 nm vlákno
jednotlivé nukleozómy vytvářejí struktury vyššího řádu – jak jsou vytvářeny,
není dosud zcela jasné – „zig-zag“ teorie – interakce zprostředkovaná Nterminálními
oblastmi a histonem H1 (spojovací – „linker“ histon - není
součástí core histonů):
Molecular Biology of
the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A,
Lewis J, et al.
New York: Garland
Science; 2002.
Heterochromatin vs. euchromatin
chromatin je v jádru přítomen ve vysoce kondenzované formě –
heterochromatin, nebo jako méně kondenzovaný euchromatin;
heterochromatin je lokalizován v oblasti centromer a telomer, ale v dalších
oblastech chromozómů se dynamicky mění v souvislosti s epigenetickými
regulacemi a regulací transkripce;
typicky obsahuje menší množství genů, často DNA repetice;
heterochromatin typicky stimuluje tvorbu heterochromatinu v přilehlých
oblastech na chromozómech – umlčování sousedících genů;
Struktura a lokalizace chromozómů v jádře
i jako 30 nm vlákno by byl chromozóm stále
příliš dlouhý – i interfázní chromozóm proto
musí vytvářet struktury vyššího řádu;
packaging vyššího řádu vychází z tvorby
smyček – poznatky na základě některých
atypických chromozómů;
kartáčové (štětkovité) chromozómy –
„lampbrush chromosomes“ - v oocytech
obojživelníků;
ve smyčkách – dekondenzovaný chromatin
– aktivní syntéza RNA – naopak v ose
chromozómu – kondenzovaný chromatin –
tyto geny nejsou obvykle exprimovány;
předpokládá se, že interfázní chromozómy
ostatních eukaryot jsou uspořádány
podobně;
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
Struktura a lokalizace chromozómů v jádře
smyčky chromozómů v interfázním normálních buněk jádře jsou příliš malé
pro pozorování – dají se detekovat prostřednictvím speciálních technik;
smyčky obsahují 50 – 200 tis. párů nukleotidů kondenzovaných do
podoby chromatinového vlákna (mechanismus je nejasný);
ty jsou připojeny k ose chromozómů – její vlastní složení a jak je chromatin k
ní připojen není příliš jasné – může obsahovat (během mitózy) proteiny jako
kondenziny, topoizomerázy II apod.
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
Struktura a lokalizace chromozómů v jádře
další informace – pozorování polytenních chromozómů ve slinných žlázách
některých druhů hmyzu;
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
Struktura a lokalizace chromozómů v jádře
zvláštním typ somatických chromozómů vznikající po mnohonásobné endoreduplikaci výsledkem
jsou chromozómy obsahující stovky až tisíce neoddělených chromatid;
proužky – kondenzovaný chromatin (3 – 200 tis. nukl.) – světlé oblasti – dekondenzovaný
chromatin – podobné uspořádání jako v kartáčových chromozómech; střídáním tmavých
proužků a světlých difúzních meziproužků - sekvence je stabilní a dědičná;
umožňují sledovat uspořádání chromatinu v interfázi – v závislosti na přítomnosti
specifických typů histonů, nehistonových proteinů apod., případně přímo
transkripci;
proužky jsou nabobtnalé - vytvářejí disky, které se označují se jako „puffs“ (Balbianiho
prstence) - zde probíhá aktivní syntéza mRNA;
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
Struktura a lokalizace chromozómů v jádře
v interfázním jádře buněk savců – chromozómy jsou umístěny v oddělených lokacích
– tzv. chromozomálních teritoriích – interagují mezi sebou i s dalšími jadernými
strukturami;
heterochromatin často asociován s jadernou laminou;
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
chromozóm 18 (červená) a 19
(tyrkysová) v jádře periferního lymfocytu
Struktura a lokalizace chromozómů v jádře
v interfázním jádře buněk savců – chromozómy jsou umístěny v oddělených lokacích
– chromozomálních teritoriích – interagují mezi sebou i s dalšími jadernými
strukturami;
pozice všech chromozómů v jádře
lidského fibroblastu
PLoS Biol 3(5): e157
pozice genů v jádře se mění v závislosti na
intenzitě exprese; často dochází po
dekondenzaci chromatinu k vytvoření smyčky,
která se nachází mimo teritorium daného
chromozómu – pravděpodobně to souvisí s
nutností asociace s proteiny zapojenými do
transkripce – DNA se přemisťuje do oblastí
bohatých na tyto proteiny;
tyto oblasti (podobně jako jadérka, Cajalova
tělíska, interchromatinová granula apod.)
vytvářejí struktury umožňující přístup
proteinům a RNA – vytvářejí specifické
biochemické prostředí nezbytné pro reakce
spojené s transkripcí a post-transkripčními
úpravami mRNA;
dochází tak ke kompartmentalizaci jádra bez
nutnosti využití membrán;
tyto oblasti nesouvisejí jen s transkripcí –
specifické oblasti jsou spojovány např. s opravami
DNA;
existuje jaderná matrix – analogie cytoskeletu??
Subjaderné struktury
obsah jádra tedy není amorfní směs proteinů a nukleových kyselin – má svoji
strukturu a řád;
v rámci jádra se dají rozpoznat další struktury – především jadérko
(nukleolus), ale i řada dalších: Cajalova tělíska (Cajal bodies),
interchromatinová granula (speckles nebo splicing speckles),
perichromatinová granula, apod.;
velmi dynamické struktury (mění se v závislosti na intenzitě transkripce i
buněčném cyklu), které nejsou definovány membránou; vznikají v důsledku
asociace proteinů a RNA zapojených do syntézy a ukládání makromolekul,
které se podílejí na genové expresi – syntéze mRNA;
dají se většinou lokalizovat sondami detekujícími specifické proteiny;
Subjaderné struktury
Molecular Biology of
the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A,
Lewis J, et al.
New York: Garland
Science; 2002.
- červeně – fibrilarin – komponent malých jadérkových ribonukleoproteinů – součást
jadérka a Cajalových tělísek;
- růžově – koilin – marker Cajalových tělísek;
- zeleně – interchromatinová granula (protein podílející se na sestřihu RNA);
- modře - DNA – dekondenzované chromozómy (DAPI);
Subjaderné struktury
Cajalova tělíska – maturace malých jaderných a jadérkových nukleoproteinů
(snRNP a snoRNP), recyklace snRNP po změnách, které v nich proběhly v
průběhu sestřihu;
interchromatinová granula – ukládání zralých snRNP a dalších komponent
zapojených do post-transkripčních úprav RNA;
v jádře existují, aby se lokálně zvýšila koncentrace jejich komponent a
zrychlilo se tak sestavování funkčních snRNP a snoRNP;
v řadě buněk nemusí být detekovatelné, ale jsou nezbytné např. pro
rychle proliferující buňky, např. v časné embryogenezi;
na rozdíl od ukládání a maturace komponent podílejících se na posttranskripčních
úpravách, vlastní sestřih neprobíhá ve specializovaných
strukturách, ale ko-transkripčně – v místech syntézy pre-mRNA;
„továrny“ na mRNA (mRNA production factory) – v místech transkripce jsou
obsaženy jak komponenty transkripce, tak sestřihu RNA – agregáty proteinů a
RNP, spolu s interchromatinovými granuly (zásobárna materiálu);
Jadérko a syntéza ribozómů
nejvýraznější strukturou pozorovatelnou v buněčném jádře je jadérko;
je to místo kde probíhají úpravy ribozomální RNA (rRNA) a sestavování
podjednotek ribozómů; místo syntézy a úprav dalších nekódujících RNA;
není to definovaná organela – shluk makromolekul zahrnující DNA kódující
rRNA, pre-rRNA, zralé rRNA, proteiny podílející se na sestavování (assembly)
ribozómů, ribozomální proteiny, částečně sestavené ribozómy, apod.;
Molecular Biology of
the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A,
Lewis J, et al.
New York: Garland
Science; 2002.
Jadérko a syntéza ribozómů
fibrilární centrum – probíhá transkripce pre-rRNA;
síť vláken přecházející v granulární oblast – probíhají zde úpravy rRNA a
následné sestavování ribozomálních podjednotek;
Molecular Biology of
the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A,
Lewis J, et al.
New York: Garland
Science; 2002.
Dynamické změny jadérka v průběhu buněčného
cyklu
v lidských buňkách jsou geny kódující rRNA
distribuovány do 10 klastrů – v koncových oblastech 5
chrom. párů - v průběhu mitózy dojede ke kondenzaci
chromozómů a jadérko se rozpadá; teprve v telofázi
dojde znovu ke zformování malých jadérek, které
následně fúzují v jediné interfázní jadérko;
velikost jadérka závisí na intenzitě proteosynézy – v
buňkách produkujících velké množství proteinů může
tvořit až čtvrtinu objemu jádra;
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
fúze
jadérek v
lidském
fibroblastu
Syntéza a úpravy rRNA
živočišné buňky obsahují několik set kopií genů pro rRNA (člověk – cca 200; drápatka
– 600) – rRNA je finální produkt – 1 kopie = 1 molekula rRNA (na rozdíl od mRNA,
kde slouží jako matrice pro translaci velkého počtu proteinů); RNA polymeráza I –
podobná RNApol II – ale nedochází k tvorbě čepičky a polyadenylaci;
4 typy - 18S, 5,8S a 28S (modifikace, štěpení a chemická modifikace 45S pre-rRNA –
methylace, isomerizace) a 5S rRNA (vzniká z jiných genů, působením RNA pol III a není
chemicky pozměněna); snoRNP – enzymy obsahují malé jadérkové RNA, které
rozpoznávají specifické sekvence pro chemické modifikace (guide RNA);
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
Jadérko – tvorba ribozómů, ale i dalších
nekódujících RNA
vedle tvorby ribozómů probíhá v
jadérku i syntéza řady
nekódujících RNA podílejících se
na tvorbě snRNP;
tvorba komplexů protein – RNA –
např. telomeráza;
probíhají zde úpravy transferové
RNA (tRNA) – geny kódující tRNA
jsou lokalizovány v klastrech v
jadérku; Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
Principy transportu mezi jádrem a cytosolem
jaderný obal (nuclear envelope)
sestává z:
- vnitřní a vnější jaderné membrány
obklopující perinukleární prostor;
- perinukleární prostor je přímo spojen
s endoplazmatickým retikulem;
- na vnitřní j. membráně jsou
lokalizovány proteiny umožňující
vazbu chromozómů a jaderné laminy;
- jaderná lamina umožňuje vazbu
chromozómů a cyt. cytoskeletu
(prostřednictvím proteinů
procházejících jaderným obalem);
- na vnější jaderné membráně je
lokalizováno velké množství
ribozómů – probíhá zde intenzívní
proteosyntéza proteinů uvolňovaných
do perinukl. prostoru;
- jádro je propojeno s cytosolem
prostřednictvím jaderných pórů;
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
Principy transportu mezi jádrem a cytosolem
mezi jádrem a cytosolem probíhá velmi intenzívní transport;
jaderné proteiny (histony, DNA polymerázy, RNA polymerázy, transkripční
regulátory, proteiny zapojené do procesování RNA) jsou importovány do
jádra z cytosolu;
naopak téměř všechny formy RNA – mediátorová, ribozomální,
transferová, mikro a malé jaderné RNA jsou exportovány do cytosolu;
proces transportu je často velmi složitý – např. ribozomální proteiny jsou
importovány do jádra, kde se spojují s rRNA a vytvářejí částice, které jsou
následně exportovány do cytosolu, kde dochází k finálnímu sestavení
ribozómů;
ve všech těchto krocích musí příslušný protein/RNA překonat jadernou
membránu;
+ transport nukleotidů, ATP a všech dalších malých molekul (volný průchod
jadernými póry – jaderná membrána je pro ně „permeabilní“);
Jaderné póry
velká struktura – dobře pozorovatelná v EM;
1 x 4 osy souměrnosti;
The Cell. Fawcett D.W.
Philadelphia: W. B. Saunders Company; 1981
Rozložení jaderných pórů
The Cell. Fawcett D.W.
Philadelphia: W. B. Saunders Company; 1981
Struktura jaderného póru
jaderné póry – komplexy proteinů – nukleoporinů (cca 30);
komplex jaderného póru – 500 – 1000 proteinů (MW 125 MDa) –
uspořádané symetricky;
savčí buňka obvykle obsahuje 3 – 4000 pórů (od několika 100 po 20000);
Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2010, 11: 490-501
http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/47560/title/Infographic--
The-Nuclear-Pore-Complex/
jaderný pór není
volně prostupný –
osahuje „zátku“
vytvořenou proteiny
obsahujícími
struktury s
opakovanými motivy
Phe – Gly (FG
repeats);
ta blokuje průnik
větších
makromolekul; to
umožňuje jejich
kontrolovaný
specifický transport;
Struktura jaderného póru
Transport proteinů do jádra (jaderný import)
jaderné proteiny – obsahují jaderný lokalizační signál (NLS) – definovanou
sekvenci aminokyselin, obvykle bohatou na pozitivně nabité AA – Lys, Arg;
předpokládá se, že tyto AA sekvence vytvářejí krátké smyčky nebo oblasti na
povrchu proteinu;
aktivní transport jadernými póry umožňuje přenos velkých plně sbalených
proteinů či riboz. částic (ne u jiných organel);
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
transport částic koloidního zlata
pokrytých peptidy obsahujícími NLS
Transport proteinů do jádra (jaderný import)
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
import proteinu je zahájen vazbou NLS na receptory pro jaderný import
(nuclear import receptors; importiny) – přímo či nepřímo, přes adaptérové
proteiny;
jsou to cytosolové proteiny, schopné vazby jak na transportovaný protein, tak
na centrální nukleoporiny (FG repetice - jsou také na cytopl. vláknech a
jaderném košíku);
FG repetice pravděpodobně umožňují přechod transportovaného proteinu
pomocí slabých interakcí s importinem;
uvnitř jádra dojde k uvolnění transportovaného proteinu – importin se vrací
do cytoplazmy – k uvolnění dochází jen na vnitřní straně jaderného póru – to
zajišťuje, že transport probíhá v daném směru – dovnitř jádra;
Jaderný export
export ribozomálních podjednotek a RNA také závisí na selektivním
transportu přes jaderné póry;
jaderné exportní signály jsou rozpoznávány receptory pro jaderný
transport (nuclear export receptors; exportiny);
exportiny jsou strukturně příbuzné importinům – kódovány rodinou genů pro
receptory pro jaderný transport (nuclear transport receptors); společně bývají
označovány jako karyoferiny
jak jaderný import, tak export, představují aktivní proces
spotřebovávající energii – ta pochází ze specifického zdroje – využívá
štěpení GTP pomocí specifické GTPázy Ran;
Úloha GTPázy Ran
Ran existuje ve dvou konformacích
v závislosti na vazbě GDP a GTP;
cytosolový GAP (protein aktivující
GTPázu) katalyzuje hydrolýzu GTP a
jaderný GEF (guanine exchange
factor) reguluje výměnu GDP za
GTP;
vzniká tak gradient – v jádře vyšší
hladina Ran-GTP a v cytosolu vyšší
hladina Ran – GDP;
k uvolnění transportovaného proteinu
dochází pouze po navázání RanGTP
– je tak kontrolován směr
transportu;
importin s navázanou Ran-GTP je
transportován zpět do cytoplazmy,
kde je hydrolyzováno GTP – RanGDP
se uvolní z importinu;
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
podobně (opačně) funguje i jaderný export – Ran-GTP indukuje vazbu
transportované makromolekuly na exportin:
Princip jaderného importu/exportu
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
Proteiny obsahující jak NLS tak NES
některé proteiny obsahují oba typy lokalizačních signálů – shuttling proteins;
v závislosti na intenzitě importu/exportu se nacházejí v jádře/cytoplazmě;
transport neregulovaný nebo naopak přísně regulovaný např.
prostřednictvím post-translačních modifikací, vazbou na cytosolové
proteiny, které je mohu buď vázat v cytoplazmě nebo maskovat příslušné
lokalizační signály (cytoskelet, organely) – např. u transkripčních regulátorů;
vysoce dynamický systém – umožňuje buňkách citlivě reagovat na signály a
změny v metabolismu, okolí buněk apod.
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
blocks nuclear
export signal
Nuclear factor of activated T cells (NF-AT)
transkripční regulátor, který je v klidových T
buňkách v cytoplazmě. Po aktivaci T buněk,
roste Ca2+ koncentrace a dojde k vazbě
kalcineurinu (fosfatáza) na NF-AT, jeho
defosforylaci a odhalení NLS (a zablokování
NES). Po transportu do jádra je indukována
transkripce genů aktivní T buňky. Po
snížení hladiny Ca2+ re-fosforylace NF-AT
inaktivuje NLS a odhalí NES.
Export RNA
malé jaderné (sn)RNA, tRNA a miRNA využívají k exportu stejný systém
exportinů a gradient Ran-GTP;
pro export mRNA je využíván jiný mechanismus;
syntéza pre-mRNA se odehrává v jádře, ale většina nasyntetizované RNA
(introny, aberantní pre-mRNA, naštěpená mRNA vznikající během posttranskripční
úpravy mRNA) není exportována, ale naopak degradována
působením exozómu v jádře (multiproteinový komplex obsahující 3‘ – 5‘ RNA
exonukleázy);
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
Proces maturace mRNA Balbianiho
prstence (abundantní mRNA v hmyzích
buňkách) podle EM.
Exozóm – klíč ke kontrole kvality RNA a regulaci
hladiny mRNA v jádře i cytoplazmě
Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2016, 17: 227–239
Export mRNA
v průběhu syntézy pre-mRNA se na ni váží hnRNP (heterogeneous nuclear
ribonuclear proteins – cca 30) – podílejí se na regulaci sestřihu a posttranskripčních
úpravách obecně, ale některé se preferenčně váží na introny –
napomáhají při rozpoznávání debris; také řada dalších proteinů;
post-traskripčně upravovaná mRNA se (většinou zároveň s polyadenylací a
dalšími úpravami) váže na receptor pro jaderný transport – přenos přes
jaderný pór (část proteinů zůstává v nukleoplazmě, část přechází do cytosolu –
důležité pro stabilitu mRNA, zahájení translace i lokalizaci mRNA) – následně
je receptor vrácen do jádra;
celý proces trvá od zahájení transkripce několik minut (během toho dochází k
post-transkripčním úpravám mRNA), ale vlastní přenos RNA jen několik
milisekund
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
Export mRNA
- mRNAs váží řadu proteinů
– vytvářejí mediátorové
ribonukleoproteiny (mRNP)
- mezi ně patří Nxf1 a Nxt1,
které se vážou na FG
repetice v centrálním
kanálu, přechází do
cytoplazmy;
- nukleoporiny na straně
cytosolu vážou a aktivují
ATPázu, která uvolní Nfx1 a
Nxt2 – uvolněná mRNA pak
pokračuje k translaci na
ribozómu
http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/47560/title/Infographic--
The-Nuclear-Pore-Complex/
Jaderný obal během mitózy
Molecular Biology of the Cell. 4th edition.
Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
New York: Garland Science; 2002.
The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition.
Cooper GM. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2000.
Variabilita buněčného jádra
v závislosti na
buněčné funkci se
může velikost tvar a
lokalizace
buněčného jádra
výrazně lišit
mění se např. v
závislosti na
metabolické aktivitě,
stadiu diferenciace či
v buňkách, kde je
nutná velká plocha
kontaktu mezi
jadernou
membránou a
ER/cytosolem
The Cell. Fawcett D.W.
Philadelphia: W. B. Saunders Company; 1981
diploidní
intersticiální
epiteliální
buňka
polyploidní
buňka
slinné žlázy
klíště Rhipicelphals appendiculatus
Variabilita buněčného jádra
v závislosti na
buněčné funkci se
může velikost tvar a
lokalizace
buněčného jádra
výrazně lišit
mění se např. v
závislosti na
metabolické aktivitě,
stadiu diferenciace či
v buňkách, kde je
nutná velká plocha
kontaktu mezi
jadernou
membránou a
ER/cytosolem
The Cell. Fawcett D.W.
Philadelphia: W. B. Saunders Company; 1981
plně
diferencovaný
zralý neutrofil
neutrofil ve
stadiu tyčky
Poměr jádro/cytoplasma (NC ratio)
poměr velikosti jádra a cytoplazmy (nuclear-cytoplasmic ratio – NC ratio)
se mění v závislosti na stupni diferenciace – obecně platí že velikost jádra v
poměru k cytoplazmě klesá; mění se i v souvislosti s transformací buněk při
nádorových onemocněních;
vícejaderné buňky – např. osteoklasty, zralé hepatocyty – díky fúzi buněk
nebo polyploidii;
bezjaderné buňky;
Nat. Rev. Rheumatol. 2011, 7: 235-243
Int. J. Hepatol. Article ID 282430
K zamyšlení
jádro buněk – organizovaná struktura;
vedle membrány hraje v uspořádání jádra významnou roli i
jaderná lamina;
DNA a chromozómy nejsou v jádře organizovány náhodně –
interakce s laminou i mechanismy transkripce;
subjaderné struktury – Cajalova tělíska, interchromationová
granula a především jadérko – místa syntézy a úprav RNA,
biochemické továrny;
jaderné póry – specifický typ transportu umožňující selektivní
transport proteinů i RNA;
jádro – dynamická struktura měnící se v průběhu diferenciace
buněk i buněčného cyklu;
Příští přednáška: Životní cyklus proteinů
ŽIVOTNÍ CYKLUS PROTEINŮ