Membrana nucleare

L'involucro nucleare o la membrana è una membrana che delimita il nucleo delle cellule eucariotiche

Cos'è la confezione nucleare?

IL Membrana nucleare, Membrana nucleare o carioteca, è una membrana biologica formata da un doppio strato di natura lipidica che circonda il materiale genetico e il nucleo delle cellule eucariotiche.

È una struttura abbastanza complessa e dotato di un preciso sistema di regolazione, formato da due doppi strati: una membrana interna ed esterna. Lo spazio tra le due membrane è chiamato spazio perinucleare e ha una larghezza approssimativa da 20 a 40 nanometri.

La membrana esterna forma un continuum con il reticolo endoplasmatico. Per questo motivo, ha ribosomi ancorati nella sua struttura.

La membrana è caratterizzata dalla presenza di pori nucleari che mediano il traffico di sostanze dall'interno del nucleo al citoplasma cellulare e viceversa.

Il passaggio delle molecole tra questi due scomparti è piuttosto impegnato. Le subunità RNA e ribosomiale devono essere costantemente trasferite dal nucleo al citoplasma, mentre gli istoni, il DNA, l'RNA polimerasi e altre sostanze necessarie per l'attività del nucleo devono essere importate dal citoplasma al nucleo.

L'inviluppo nucleare contiene un numero significativo di proteine ​​coinvolte nell'organizzazione della cromatina e anche nella regolazione dei geni.

Caratteristiche di avvolgimento nucleare

Schema di avvolgimento nucleare. Fonte: Wikimedia Commons

- L'involucro nucleare è una delle caratteristiche distintive più importanti delle cellule eucariotiche. È una doppia membrana biologica altamente organizzata, che racchiude il materiale genetico nucleare del nucleoplasma cellulare-.

- All'interno troviamo la cromatina, una sostanza formata dal DNA attaccato a varie proteine, principalmente agli istoni, che consentono il loro imballaggio efficace. È diviso in euchromatina ed eterocromatina.

- Le immagini ottenute mediante microscopia elettronica rivelano che la membrana esterna forma un continuum con il reticolo endoplasmatico, quindi ha anche ribosomi ancorati alla membrana. Allo stesso modo, lo spazio perinucleare forma un continuum con il lume del reticolo endoplasmatico.

- Ancorato sul lato del nucleoplasma nella membrana interna, troviamo una struttura a forma di lamina formata da filamenti proteici, chiamata "foglio nucleare".

- La membrana del nucleo è perforata da una serie di pori che consentono il traffico di sostanza regolato tra comportamenti nucleari e citoplasmatici. Nei mammiferi, ad esempio, si stima che ci siano circa 3.000 o 4.000 pori.

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- Esistono masse di cromatina molto compatta che vengono rispettate alla membrana interna dell'involucro, ad eccezione delle aree in cui esistono i pori.

Funzione di avvolgimento nucleare

- La funzione principale dell'involucro nucleare è mantenere un Separazione tra nucleoplasma - il contenuto del nucleo - e citoplasma della cella.

- Il DNA rimane sicuro e isolato dalle reazioni chimiche che si svolgono nel citoplasma e potrebbero influenzare negativamente il materiale genetico. Questa barriera fornisce una separazione fisica ai processi nucleari, come la trascrizione, e i processi citoplasmatici, come la traduzione.

- Il trasporto selettivo delle macromolecole tra l'interno del nucleo e il citoplasma si verifica grazie alla presenza di pori nucleari e consente la regolazione dell'espressione genica. Ad esempio, in termini di giunzione di messaggero PE-arn e degrado dei messaggeri maturi.

- Uno degli elementi chiave è la scheda nucleare. Questo aiuto per supportare il nucleo, oltre a fornire un sito di ancoraggio per le fibre di cromatina.

- La membrana principale non è una barriera passiva o statica. Contribuisce all'organizzazione della cromatina, all'espressione dei geni, all'ancora del nucleo al citoscheletro, ai processi della divisione cellulare e possibilmente hanno altre funzioni.

Formazione di avvolgimento nucleare

Durante i processi di divisione principale, è necessaria la formazione di una nuova busta nucleare, poiché, alla fine, la membrana scompare.

Questo è formato da componenti vescicolari dal reticolo endoplasmatico rozzo. In questo processo i microtubuli e i motori cellulari del citoscheletro partecipano attivamente.

Composizione della busta nucleare

L'involucro nucleare è formato da due doppi strati lipidici formati da tipici fosfolipidi, con diverse proteine ​​integrali. Lo spazio tra le due membrane è chiamato spazio intramembrano o perinucleare, che continua con la luce del reticolo endoplasmatico.

Nella faccia interna dell'involucro nucleare interno c'è uno strato distintivo formato da filamenti intermedi, chiamati lamiera nucleare, unita alle proteine ​​della membrana interna mediante eterocromarina H.

L'involucro nucleare ha numerosi pori nucleari, che contengono complessi dei pori nucleari. Queste sono strutture a forma di cilindro composte da 30 nucleoporine, con un diametro centrale di circa 125 nanometri.

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Proteine ​​di avvolgimento nucleare

Nonostante la continuità con il reticolo, sia la membrana esterna, come presente interno un gruppo di proteine ​​specifiche che non si trovano nel reticolo endoplasmatico. I più importanti sono i seguenti:

Nucleoporine

Le nucleoporine, note anche in letteratura come NUPS, formano una struttura chiamata complesso di pori nucleari, che consiste in una serie di canali acquosi che consentono lo scambio bidirezionale di proteine, RNA e altre molecole.

In altre parole, le nucleoporine funzionano come una sorta di "porte" molecolari che, in modo molto selettivo, mediano il passaggio di varie molecole.

L'interno idrofobo del canale esclude alcune macromolecole, a seconda delle dimensioni dello stesso e del suo livello di polarità. Piccole molecole, circa meno di 40 kDa, o idrofobiche, possono passare passivamente attraverso il complesso dei pori.

Al contrario, le molecole di natura polare, che sono più grandi, hanno bisogno di un trasportatore nucleare per entrare nel nucleo.

Trasporto dal complesso dei pori nucleari

Il trasporto attraverso questi complessi è abbastanza efficace. Da un singolo poro può passare circa 100 molecole di istone al minuto.

La proteina che deve essere portata al nucleo deve unirsi all'importazione alfa. Beta importare questo complesso su un anello esterno. Pertanto, l'importazione ALFA associata alla proteina riesce a attraversare il complesso dei pori.

Infine, le importazioni beta dissociano il sistema nel citoplasma e l'importazione alfa è già dissociata all'interno del nucleo.

Proteine ​​di membrana interna

Un'altra serie di proteine ​​è specifica per la membrana interna. Tuttavia, la maggior parte di questo gruppo di quasi 60 proteine ​​complete di membrana non è stata caratterizzata, sebbene sia stato stabilito che interagiscono con il foglio e la cromatina.

Esistono sempre più prove che supportano funzioni diverse ed essenziali per l'involucro nucleare interno. Sembra che abbia un ruolo nell'organizzazione della cromatina, nell'espressione dei geni e nel metabolismo del materiale genetico.

In effetti, è stato scoperto che la posizione e la funzione sbagliata delle proteine ​​che compongono la membrana interna sono collegate a un numero elevato di malattie nell'uomo.

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Proteine ​​di membrana esterna

La terza classe di proteine ​​specifiche dell'involucro nucleare, risiede nella porzione esterna di detta struttura. È un gruppo molto eterogeneo di proteine ​​di membrana complete che condividono un dominio comune, chiamato Kash.

Le proteine ​​trovate nella regione esterna formano una sorta di "ponte" con proteine ​​dell'involucro nucleare interno.

Queste connessioni fisiche tra citoscheletro e cromatina sembrano essere rilevanti per gli eventi di replicazione di trascrizione, replica e DNA.

Proteine ​​lamina

Il gruppo proteico finale dell'involucro nucleare è formato dalle proteine ​​del foglio, una rete formata da filamenti intermedi composti da fogli di tipo A e B. Il foglio ha uno spessore da 30 a 100 nanometri.

Il foglio è una struttura cruciale che dà stabilità al nucleo, in particolare nei tessuti che sono in costante esposizione alle forze meccaniche, come i tessuti muscolari.

Simile alle proteine ​​interne dell'involucro nucleare, le mutazioni di lamina sono intimamente correlate a un numero elevato di malattie umane molto diverse.

Inoltre, si trovano sempre più prove che mettono in relazione la lamina nucleare all'invecchiamento. Tutto ciò evidenzia l'importanza delle proteine ​​di avvolgimento nucleare nel funzionamento generale della cellula.

Inviluppo nucleare nelle piante

Nel regno vegetale, l'involucro nucleare è un sistema di membrana molto importante, sebbene sia stato molto poco studiato.

Sebbene non vi sia alcuna conoscenza esatta delle proteine ​​che integrano l'avvolgimento nucleare nelle piante superiori, sono state sottolineate alcune differenze con il resto dei regni.

Le piante non hanno sequenze omologhe per i fogli e, al posto dei centri, è l'avvolgimento nucleare che funge da centro di microtubuli organizzativi.

Per questo motivo, lo studio delle interazioni dell'involucro nucleare nelle piante con gli elementi del citoscheletro è un argomento di studio rilevante.

Riferimenti

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