Nucleoplasma: características, estrutura e funções
O nucleoplasma é a substância na qual o DNA e outras estruturas nucleares, como os nucléolos, são imersas. É separado do citoplasma celular por meio da membrana central, mas pode trocar materiais com ele através dos poros nucleares.
Seus principais componentes são a água e uma série de açúcares, íons, aminoácidos, proteínas e enzimas envolvidas na regulação gênica, dentre essas mais de 300 proteínas além das histonas. De fato, sua composição é semelhante à do citoplasma celular.
Nucleotídeos também são encontrados dentro deste fluido nuclear, que são os "blocos" que são 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 de uma massa amorfa contida no núcleo, excluindo a cromatina e o nucléolo. No entanto, dentro do nucleoplasma é uma rede de proteínas responsável pela organização da cromatina e outros componentes do núcleo, chamada matriz nuclear.
As novas técnicas conseguiram visualizar melhor este componente e identificar novas estruturas, tais como folhas intranucleares, filamentos de proteínas que emergem dos poros nucleares e das máquinas de processamento de RNA.
Características gerais
O nucleoplasma, também chamado de "suco nuclear" ou carioplasma, é um colóide protoplásmico com propriedades semelhantes ao citoplasma, relativamente denso e rico em diferentes biomoléculas, principalmente proteínas.
Nesta substância é a cromatina e um ou dois corpúsculos chamados nucléolos. Há também outras estruturas imensas neste fluido, como corpos Cajal, corpos PML, corpos em espiral ou manchas nucleares, entre outros.
Nos corpos de Cajal, as estruturas necessárias são concentradas para o processamento de preRNA mensageiro e fatores de transcrição.
As manchas nucleares parecem semelhantes aos corpos de Cajal, são muito dinâmicas e se movem em direção a regiões onde a transcrição é ativa.
Os corpos PML parecem ser marcadores de células cancerosas, pois aumentam incrivelmente seu número dentro do núcleo.
Há também uma série de corpos nucleolares com forma esférica que variam entre 0, 5 e 2 μm de diâmetro compostos de glóbulos ou fibrilas que, embora tenham sido relatados em células saudáveis, sua freqüência é muito maior em estruturas patológicas.
As estruturas nucleares mais relevantes que estão incorporadas no nucleoplasma são descritas abaixo:
Nucleoli
O nucléolo é uma excelente estrutura esférica localizada dentro do núcleo das células e não é delimitado por nenhum tipo de biomembrana que os separe do restante do nucleoplasma.
É constituído em regiões chamadas NORs ( regiões organizadoras de nucléolos cromossômicos ) onde as sequências que codificam os ribossomos estão localizadas. Esses genes são encontrados em regiões específicas dos cromossomos.
No caso específico dos humanos, eles estão organizados nas regiões satélites dos cromossomos 13, 14, 15, 21 e 22.
Um número 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 cancerosas, reguladoras do ciclo celular e proteínas de partículas virais.
Territórios Subnucleares
A molécula de DNA não é aleatoriamente dispersa no nucleoplasma celular, é organizada de maneira altamente específica e compacta com um conjunto de proteínas altamente conservadas ao longo da evolução, chamadas histonas.
O processo de organização do DNA permite introduzir quase quatro metros de material genético em uma estrutura microscópica.
Esta associação de material genético e proteína é chamada cromatina. Esta é organizada em regiões ou domínios definidos no nucleoplasma, sendo capaz de distinguir dois tipos: eucromatina e heterocromatina.
A eucromatina é menos compacta e engloba genes cuja transcrição está 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 de heterocromatina estão localizadas na periferia e na eucromatina mais para o centro do núcleo, e também perto dos poros nucleares.
Da mesma forma, os cromossomos são distribuídos em zonas específicas dentro do núcleo, denominados 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, resíduos nucleolares e um conjunto de estruturas fibrosas e granulares que se distribuem por todo o núcleo ocupando um volume significativo do mesmo.
Os estudos que tentaram caracterizar a matriz concluíram que ela é muito diversa para definir sua constituição bioquímica e funcional.
A folha é um tipo de camada composta de proteína que se estende de 10 a 20 nm e é justaposta à face interna da membrana central. A constituição proteica varia dependendo do grupo taxonômico estudado.
As proteínas que compõem a folha são similares aos filamentos intermediários e, além da sinalização nuclear, possuem regiões globulares e cilíndricas.
Quanto à matriz nuclear interna, contém um elevado número de proteínas com um sítio de ligação para o RNA mensageiro e outros tipos de RNA. Nesta matriz interna ocorre a replicação do DNA, a transcrição não nucleolar e o processamento do preRNA mensageiro após a transcrição.
Nucleosqueleto
Dentro do núcleo há uma estrutura comparável ao citoesqueleto em células chamado nucleoskeleton, composto de proteínas como actina, αII-espectrina, 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 você pode distinguir várias estruturas nucleares, mencionadas acima.
Um dos principais componentes do nucleoplasma são as ribonucleoproteínas, compostas de proteínas e RNA constituídos por uma região rica em aminoácidos aromáticos com afinidade por RNA.
As ribonucleoproteínas encontradas no núcleo são chamadas especificamente de 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.
No nucleoplasma são incorporados uma série de enzimas necessárias para a síntese de ácidos nucléicos, como DNA e RNA. Entre os mais importantes estão DNA polimerase, RNA polimerase, NAD sintetase, piruvato quinase, entre outros.
Uma das proteínas mais abundantes no nucleoplasma é a nucleoplastia, que é uma proteína ácida e pentamérica que possui domínios desiguais na cabeça e cauda. Sua característica ácida consegue proteger as cargas positivas presentes nas histonas e consegue se associar com o nucleossomo.
Os nucleossomos são aquelas estruturas semelhantes a contas em um colar, formadas pela interação do DNA com as histonas. Pequenas moléculas de natureza lipídica também foram detectadas flutuando nesta matriz semiacuita.
Funções
O nucleoplasma é a matriz onde ocorre uma série de reações essenciais para o funcionamento correto do núcleo e da célula em geral. É o lugar onde ocorre a síntese de DNA, RNA e subunidades ribossômicas.
Funciona como uma espécie de "colchão" que protege as estruturas imersas nele, além de proporcionar um meio de transporte de materiais.
Serve como uma suspensão intermediária para as estruturas subnucleares e, além disso, ajuda a manter a forma estável do núcleo, conferindo-lhe rigidez e dureza.
A existência de várias vias metabólicas no nucleoplasma foi demonstrada, como no citoplasma da célula. Dentro dessas vias bioquímicas estão a glicólise e o ciclo do ácido cítrico.
A rota do fosfato de pentose também foi relatada, o que dá pentose ao núcleo. Da mesma forma, o núcleo é uma zona de síntese de NAD +, que funciona como coenzima das desidrogenases.
Processando o messenger preARN
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 ocorre no nucleoplasma eucariótico é a síntese, processamento, transporte e exportação de RNA mensageiros maduros.
As ribonucleoproteínas são agrupadas para formar o complexo spliceosome ou splicing, que é um centro catalítico responsável pela remoção de introns do RNA mensageiro. Uma série de moléculas de RNA com alto teor de uracila é responsável pelo reconhecimento de introns.
O spliciosoma é composto por cerca de cinco RNAs nucleolares pequenos, dnaSn, 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 codificadoras chamadas introns, que devem ser eliminadas.
A reação de splicing integra duas etapas consecutivas: o ataque nucleofílico na zona de corte 5 'por interação com um resíduo de adenosina contíguo à zona 3' do intron (passagem que libera o exon), seguido pela união dos exons.
