Das Nukleolus Der Standort liegt im Kern jeder Zelle. Nukleolen sind während der Proteinproduktion im Zellkern vorhanden, werden aber während der Mitose zerlegt.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass der Nukleolus eine faszinierende Rolle für den Zellzyklus und möglicherweise für die Langlebigkeit des Menschen spielt.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Der Nukleolus ist eine Unterstruktur des Zellkerns jeder Zelle und in erster Linie für die Proteinproduktion verantwortlich. In der Interphase kann der Nukleolus gestört werden und dient daher als Kontrolle, ob die Mitose ablaufen kann oder nicht.
Was ist der Nukleolus?
Eine der Unterstrukturen einer Zelle Kern, der Nukleolus wurde erstmals im 18. Jahrhundert entdeckt. In den 1960er Jahren entdeckten Wissenschaftler die primäre Funktion des Nukleolus als Ribosom Produzent.
Der Nucleolus-Ort liegt innerhalb des Zellkerns. Unter dem Mikroskop sieht es aus wie ein dunkler Fleck, der vom Kern umgeben ist. Der Nukleolus ist eine Struktur, die keine Membran besitzt. Der Nukleolus kann je nach den Bedürfnissen einer Zelle groß oder klein sein. Es ist jedoch das größte Objekt im Kern.
Verschiedene Materialien umfassen den Nukleolus. Dazu gehören granuläres Material aus ribosomalen Untereinheiten, fibrilläre Anteile meist aus ribosomale RNA (rRNA), Proteine zum Aufbau von Fibrillen und auch etwas DNA.
Normalerweise beherbergt eine eukaryotische Zelle einen Nukleolus, aber es gibt Ausnahmen. Die Anzahl der Nukleolen ist artspezifisch. Beim Menschen können bis zu 10 Nukleolen danach vorhanden sein Zellteilung. Sie verwandeln sich jedoch schließlich in einen größeren Solo-Nukleolus.
Die Lage des Nukleolus ist aufgrund seiner vielfältigen Funktionen für den Nukleus wichtig. Es ist mit Chromosomen verbunden, die sich an Chromosomenstellen bilden, die als _Nukleolus-Organisator-Region_s oder NORs bezeichnet werden. Der Nukleolus kann während verschiedener Phasen des entirely seine Form ändern oder vollständig zerlegen Zellzyklus.
Welche Funktionen hat der Nukleolus?
Die Nukleolen sind für die Ribosomenanordnung vorhanden. Der Nukleolus dient als eine Art Ribosomenfabrik, in der im vollständig assemblierten Zustand ständig Transkription stattfindet.
Der Nukleolus sammelt sich um Bits wiederholter ribosomaler DNA (rDNA) an den chromosomalen Nukleolus-Organisator-Regionen (NORs). Dann transkribiert die RNA-Polymerase I die Wiederholungen und stellt Prä-rRNAs her. Diese prä-rRNAs schreiten voran, und die resultierenden Untereinheiten, die von ribosomalen Proteinen zusammengebaut werden, werden schließlich zu Ribosomen. Diese Proteine wiederum werden für zahlreiche Körperfunktionen und -teile verwendet, von der Signalgebung, der Kontrolle von Reaktionen, der Haarbildung und so weiter.
Die Nukleolenstruktur ist an RNA-Ebenen gebunden, da pre-rRNAs die Proteine bilden, die als Gerüst für den Nukleolus dienen. Wenn die rRNA-Transkription stoppt, führt dies zu einer nukleolären Zerstörung. Eine Nukleolenzerstörung kann zu Zellzyklusunterbrechungen, spontanem Zelltod (Apoptose) und Zelldifferenzierung führen.
Der Nukleolus dient auch als Qualitätscheck für Zellen und kann in vielerlei Hinsicht als das „Gehirn“ des Zellkerns betrachtet werden.
Nukleoläre Proteine sind wichtig für die Schritte des Zellzyklus, DNA Replikation und reparieren.
Die nukleare Hülle bricht bei der Mitose zusammen
Wenn sich Zellen teilen, müssen ihre Kerne zerfallen. Es wird schließlich wieder zusammengebaut, wenn der Prozess abgeschlossen ist. Die Kernhülle bricht früh in. zusammen Mitose, einen bedeutungsvollen Teil seines Inhalts in die Zytoplasma.
Zu Beginn der Mitose zerfällt der Nukleolus. Dies ist auf die Unterdrückung der rRNA-Transkription durch Cyclin-abhängige Kinase 1 (Cdk1) zurückzuführen. Cdk1 tut dies, indem es die rRNA-Transkriptionskomponenten phosphoryliert. Nukleoläre Proteine wandern dann in das Zytoplasma.
Der Schritt in der Mitose, bei dem die Kernhülle zusammenbricht, ist das Ende der Prophase. Die Reste der Kernhülle liegen an dieser Stelle im Wesentlichen als Vesikel vor. Dieser Vorgang findet jedoch bei einigen Hefen nicht statt. Es ist in höheren Organismen weit verbreitet.
Neben dem Aufbrechen der Kernhülle und dem Zerlegen des Nukleolus verdichten sich die Chromosomen. Die Chromosomen werden in Bereitschaft für die Interphase verdichtet, damit sie bei der Anordnung zu neuen Tochterzellen nicht beschädigt werden. Die DNA ist an diesem Punkt fest in den Chromosomen gewunden, und Transkription hält dadurch an.
Sobald die Mitose abgeschlossen ist, lockern sich die Chromosomen wieder und die Kernhüllen fügen sich um die getrennten Tochterchromosomen wieder zusammen und bilden zwei neue Kerne. Sobald die Chromosomen dekondensieren, erfolgt die Dephosphorylierung der rRNA-Transkriptionsfaktoren. Die RNA-Transkription beginnt dann von neuem und der Nukleolus kann seine Arbeit aufnehmen.
Um zu vermeiden, dass DNA-Schäden an Tochterzellen weitergegeben werden, gibt es im Zellzyklus mehrere Kontrollpunkte. Forscher glauben, dass DNA-Schäden zumindest teilweise durch die Erschöpfung der rRNA-Transkription verursacht werden können, die eine Zerstörung des Nukleolus verursacht.
Natürlich besteht eines der Hauptziele dieser Kontrollpunkte auch darin, sicherzustellen, dass Tochterzellen Kopien von Elternzellen sind und die richtige Anzahl an Chromosomen besitzen.
Der Nukleolus während der Interphase
Tochterzellen treten ein Zwischenphase, das aus mehreren biochemischen Schritten vor der Zellteilung besteht.
In der Lückenphase oder G1-Phase, stellt die Zelle Proteine für die DNA-Replikation her. Danach, S-Phase markiert den Zeitpunkt der Chromosomenreplikation. Dies führt zu zwei Schwesterchromatiden, wodurch die DNA-Menge in einer Zelle verdoppelt wird.
Das G2-Phase kommt nach der S-Phase. Die Proteinproduktion wird in G2 hochgefahren, und insbesondere werden Mikrotubuli für die Mitose hergestellt.
Eine weitere Phase, G0, tritt für Zellen auf, die nicht repliziert werden. Sie können ruhen oder altern, und einige können zur Teilung erneut in die G1-Phase eintreten.
Nach der Zellteilung wird Cdk1 nicht mehr benötigt und die Transkription der RNA kann wieder beginnen. Nukleolen sind während dieser Zeit vorhanden.
Während der Interphase wird der Nukleolus zerstört. Forscher glauben, dass diese nukleoläre Störung als Reaktion auf Stress auf die Zelle resultiert, da die rRNA-Transkription durch DNA-Schäden, Hypoxie oder Nährstoffmangel unterdrückt wird.
Wissenschaftler versuchen immer noch, die verschiedenen Rollen des Nukleolus während der Interphase herauszuarbeiten. Der Nukleolus beherbergt während der Interphase posttranslationale Modifikationsenzyme.
Es wird immer klarer, dass die Struktur des Nukleolus mit der Regulierung des Eintritts von Zellen in die Mitose zusammenhängt. Eine nukleoläre Störung führt zu einer verzögerten Mitose.
Die Bedeutung des Nukleolus und die Langlebigkeit
Jüngste Entdeckungen scheinen eine Verbindung zwischen dem Nukleolus und Altern. Die Fragmentierung des Nukleolus scheint der Schlüssel zum Verständnis dieses Prozesses zu sein, ebenso wie die Schädigung der ribosomalen RNA.
Auch beim Nukleolus scheinen metabolische Prozesse eine Rolle zu spielen. Da der Nukleolus an die Verfügbarkeit von Nährstoffen anpassungsfähig ist und auf Wachstumssignale reagiert, nimmt er, wenn er weniger Zugang zu diesen Ressourcen hat, an Größe ab und bildet weniger Ribosomen. Zellen leben dadurch tendenziell länger, daher die Verbindung zur Langlebigkeit.
Wenn der Nukleolus Zugang zu mehr Nahrung hat, bildet er mehr Ribosomen und wird wiederum größer. Es scheint einen Wendepunkt zu geben, an dem dies zu einem Problem werden kann. Größere Nukleolen werden in der Regel bei Personen mit chronischen Krankheiten und Krebs gefunden.
Forscher lernen ständig die Bedeutung des Nukleolus und seine Funktionsweise kennen. Das Studium der Prozesse, durch die der Nukleolus in Zellzyklen und der ribosomalen Konstruktion funktioniert, kann hilfreich sein Forscher auf der Suche nach neuen Behandlungsmethoden zur Vorbeugung chronischer Krankheiten und zur Verlängerung der Lebensdauer von Menschen.