Ядерце.

Збірка рибосом відбувається в ядрі, а саме в тій його специфічної області з дифузною структурою, яка називається ядерцем.
Ядерце – це високоорганізована структура всередині ядра. У складі ядерця виявляються великі петлі ДНК, що містять гени pPНК, які з надзвичайно високою швидкістю транскрибуються РНК-полімеразою I. Ці петлі носять назву – “ядерцеві організатори”.
На відміну від цитоплазматичних оргнанелл ядерце не має мембрани, яке оточувало б його вміст. Схоже, що воно утворено недозрілими попередниками рибосом, специфічно пов’язаними один з одним невідомим чином. (Рис. ядерце) Розмір ядерця відображає ступінь його функціональної активності, яка широко варіює в різних клітинах і може змінюватися в індивідуальній клітці.
У полісом відбуваються транскрипція рибосомних генів, процесинг попередників рРНК і збірка прерібосомних частинок з рибосомних білків і рРНК. Механізми формування ядерця не ясні. Відповідно до однієї з гіпотез, ядерце розглядають як нуклеопротеіновий комплекс, спонтанно з’являється в результаті об’єднання регуляторних білково-нуклеїнових комплексів, що виникають на повторюваних послідовностях РДНК під час їх транскрипції. Дійсно, гени рРНК людини організовані у вигляді 250 тандемної повторюваних послідовностей довжиною в 44 т.п.о. кожна, які разом з асоційованими з ними білками формують серцевину ядерця. Воно заповнюється іншими компонентами під час процесингу рРНК і збірки рибосомних субчастиц.
Морфологічно в полісом розрізняють три основні зони: фібрилярний центр, оточений щільною фибриллярной і гранулярних областями.
На електронній мікрофотографії ядерця можна розрізнити ці три дискретні зони:
1) слабоокрашенная компенент, що містить ДНК з області ядерцевих організатора хромосоми,
2) щільний фібріллярий компонент, що складається з безлічі тонких (5 нм) рібонуклепротеінових фібрил, що представляють собою РНК-транскрипти і
3) гранулярний компонент, до складу якого входять частинки діаметром 15 нм, що представляють найбільш зрілі попередники рибосомних частинок.
За допомогою специфічних антитіл і гібрідізаціонних зондів було встановлено, що в фібрилярних центрі ядерця локалізовані гени рРНК, РНК-полімераза I, транскрипційні фактор UBF і топоізомераза I. Вважають, що фібрилярний центр ядерця є місцем збирання регуляторних нуклеопротеінових комплексів, необхідних для транскрипції генів рРНК. Щільний фібрилярний компонент, навколишній центр ядерця, представлений зростаючими ланцюгами попередників рРНК і асоційованими з ними білками, які беруть участь у процессингу. У гранулярних області ядерця виявляють зрілі 28S і 18S рРНК, частково процессірованние РНК, а також продукти збірки рибосомних субчастиц. Інтермедіати збірки рибосом представлені частками діаметром 15-20 нм. Перенесення прерібосомних субчастиц до цитоплазмі, мабуть, забезпечують специфічні білки, які переміщуються від ядерця до оболонки ядра. Завдяки ієрархії в структурно-функціональної організації ядерця у вигляді окремих морфологічно помітних компартментов його часто використовують в якості моделі функціональної Компартменталізація синтезу мРНК, її процесингу і експорту в цитоплазму.
Видимий “високоупорядоченная” просторова структура ядерця може бути просто наслідком функціонування великого числа генів рРНК, організованих в тандемні повтори, що супроводжується накопиченням транскриптів РНК-полімерази I і продуктів їх процесингу в околицях активно працюючих генів. Структура ядерця є динамічною, а його просторове розташування і структурні особливості залежать від внутрішньоядерної локалізації і рівня активності відповідних генів рРНК.
Навіть геном дріжджів містить ~ 200 тандемної повторюваних генів рРНК. При цьому не всі гени однакові у функціональному відношенні: транскрибується лише половина послідовностей РДНК, а в їх відтворенні задіяно лише ~ 20% наявних областей початку реплікації. Перенесення генів в область РДНК часто супроводжується їх репресією, що, як вважають, є наслідком функціонування механізму придушення гомологічною рекомбінації в ділянках генома, що містять тандемні повтори. Мутаційні порушення цього механізму супроводжується утворенням сотень позахромосомних кільцевих РДНК, які нерівномірно розподіляються між дочірніми клітинами під час мітозу. Накопичення материнськими клітинами позахромосомних РДНК призводить до зменшення здатності клітин ділитися. Цей феномен був названий “старінням клітин” (cellular aging). Крім того, ядерце може регулювати входження клітин в мейоз, а також активність фосфатази Cdc 14, контролюючої проходження телофази мітозу. Отримано дані, що повторювані послідовності РДНК ядерця служать місцем збірки регуляторного білкового комплексу RENT (regulator of nucleolar silencing and telophase exit), до складу якого входить фосфатаза і три інших білка, які і забезпечують регуляторні функції ядерця.
45S-транскрипти рРНК спочатку утворюють великі комплекси, зв’язуючись з великою кількістю різних білків, що імпортуються з цитоплазми, де синтезуються всі клітинні білки. Більша частина з 70 різних поліпептидних ланцюгів, що формують рибосому, а також 5S-рРНК включаються саме на цій стадії.
Для правильного протікання процесу складання необхідні і інші молекули. Наприклад, в полісом присутні й інші білки, що зв’язуються з РНК, а також певні маленькі рібонуклепротеіновие частинки (включаючи U3-snRNP), які, як вважають, каталізують збірку рибосом. Ці компоненти залишаються в полісом, а субодиниці рибосом в готовому вигляді транспортуються у цитоплазму. Особливо помітним компонентом ядерця є нуклеолін, добре вивчений білок, який присутній у великих кількостях і, мабуть, пов’язується тільки з транскрипту Хвороби. Нуклеолін особливим чином забарвлюється сріблом. Таке фарбування характеризує і все ядерце в цілому.
Під час процесингу 45S-РНК цей гігантський рібонуклеопротеіновий комплекс поступово втрачає частину білків і послідовностей РНК і потім специфічно розщеплюється, утворюючи самостійні попередники великої і малої рибосомна субодиниць.
Через 30 хв після введення радіоактивної мітки перші зрілі малі субодиниці рибосом, що містять мічену 18S-рРНК, виходять з ядерця і з’являються в цитоплазмі.
Збірка великих рибосомних субодиниць, які містять 28S-РНК, 5,8 S-РНК і 5S-РНК, вимагає дещо більше часу (близько 1 год), тому в полісом накопичується набагато більше недобудованих великих субодиниць, ніж малих.
Заключні стадії дозрівання рибосом здійснюються тільки після виходу рибосомних субодиниць з ядра в цитоплазму. Цим досягається ізоляція функціонуючих рибосом від незрілих ядерних транскриптів.
З’являються дані, які вказують на участь ядерця в регуляції клітинного циклу.

Comments are closed.