Mida teeb tuum interfaasides?

The tuum asukoht asub iga raku tuumas. Nukleolid esinevad tuumas valgu tootmise ajal, kuid mitoosi ajal nad lagunevad.

Teadlased on avastanud, et tuumal on rakutsükli ja potentsiaalselt inimese pikaealisuse jaoks intrigeeriv roll.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Tuum on iga raku tuuma alamstruktuur ja vastutab peamiselt valgu tootmise eest. Interfaasides võib tuum rikkuda ja seetõttu kontrollib see, kas mitoos võib edasi areneda või mitte.

Üks raku alamstruktuuridest tuum, avastati tuum esimest korda 18. sajandil. 1960. aastatel avastasid teadlased tuuma põhifunktsiooni kui a ribosoom tootja.

Tuuma asukoht asub raku tuumas. Mikroskoobi all näeb see välja nagu tume koht, mida tuum paigutab. Tuum on struktuur, millel puudub membraan. Tuum võib olla suur või väike, sõltuvalt raku vajadustest. See on siiski suurim objekt tuuma sees.

Tuum koosneb erinevatest materjalidest. Nende hulka kuuluvad ribosomaalsetest subühikutest valmistatud granuleeritud materjal, enamasti neist valmistatud fibrillaarsed osad ribosomaalne RNA (rRNA), valke fibrillide moodustamiseks ja ka mõnda DNA-d.

Tavaliselt paikneb eukarüootses rakus üks tuum, kuid on ka erandeid. Nukleoolide arv on liigispetsiifiline. Inimestel võib pärast seda olla kuni 10 tuuma raku pooldumine. Lõpuks muutuvad nad suuremaks, soolo tuumaks.

Tuuma asukoht on oluline, kuna sellel on mitu funktsiooni tuuma jaoks. See on seotud kromosoomidega, moodustades kromosoomikohtades, mida nimetatakse _nucleolus organizator region_s või NORs. Tuum võib oma kuju muuta või täielikult lahti võtta tuuma eri faasides rakutsükkel.

Ribosoomide kokkupanekuks on olemas tuumad. Tuum on omamoodi ribosoomitehas, kus transkriptsioon toimub pidevalt, kui see on täielikult kokku pandud.

Tuum koondub korduva ribosomaalse DNA (rDNA) bittide ümber kromosomaalsete tuumade korraldaja piirkondades (NOR). Seejärel transkribeerib RNA polümeraas I kordused ja teeb pre-rRNA-d. Need pre-rRNA-d arenevad edasi ja saadud ribosomaalsete valkude poolt kokku pandud subühikud muutuvad lõpuks ribosoomideks. Neid valke kasutatakse omakorda paljude keha funktsioonide ja osade jaoks, alates signaalide edastamisest, reaktsioonide kontrollimisest, juuste valmistamisest jne.

Nukleolaarne struktuur on seotud RNA tasemetega, kuna pre-rRNA-d moodustavad valgud, mis toimivad tuuma karkassina. Kui rRNA transkriptsioon peatub, viib see nukleolaarsete häireteni. Nukleolaarsed häired võivad põhjustada rakutsükli häireid, rakkude spontaanset surma (apoptoosi) ja rakkude diferentseerumist.

Tuum on ka rakkude kvaliteedikontroll ja seda võib paljuski pidada tuuma “ajuks”.

Nukleolaarsed valgud on rakutsükli etappide jaoks olulised, DNA replikatsioon ja remont.

Rakkude jagunemisel peavad nende tuumad lagunema. Lõpuks saab see uuesti kokku, kui protsess on lõpule jõudnud. Tuumaümbris laguneb varakult mitoos, visates selle sisu tähistava osa tsütoplasma.

Mitoosi alguses tuum laguneb. Selle põhjuseks on rRNA transkriptsiooni pärssimine tsükliinist sõltuva kinaasi 1 (Cdk1) poolt. Cdk1 teeb seda rRNA transkriptsiooni komponentide fosforüülimisega. Seejärel liiguvad nukleolaarsed valgud tsütoplasmasse.

Mitoosi samm, mille käigus tuumaümbris laguneb, on profaasi lõpp. Tuumaümbrise jäänused eksisteerivad sel hetkel vesiikulitena. Mõnes pärmis seda protsessi ei esine. See on levinud kõrgemates organismides.

Lisaks tuumaümbrise lagunemisele ja tuuma lahtivõtmisele kondenseeruvad kromosoomid. Kromosoomid muutuvad interfaasivalmiduses tihedaks, nii et nad ei kahjustu uutesse tütarrakkudesse paigutamisel. DNA on sel hetkel kromosoomides tihedalt haavatud ja transkriptsioon selle tulemusena peatub.

Kui mitoos on lõpule jõudnud, lõdvenevad kromosoomid uuesti ja tuumaümbrised koonduvad eraldatud tütarkromosoomide ümber, moodustades kaks uut tuuma. Kui kromosoomid on dekondenseerunud, toimub rRNA transkriptsioonifaktorite defosforüülimine. Seejärel algab RNA transkriptsioon uuesti ja tuum võib alustada oma tööd.

Tütarrakkudele DNA kahjustumise vältimiseks on rakutsüklis mitu kontrollpunkti. Teadlaste arvates võib DNA kahjustuse vähemalt osaliselt põhjustada rRNA transkriptsiooni ammendumine, mis põhjustab tuuma häireid.

Muidugi on nende kontrollpunktide üks peamisi eesmärke kaitsta ka seda, et tütarrakud on vanemrakkude koopiad ja et neil on õige arv kromosoome.

Tütrerakud sisenevad interfaas, mis on tehtud enne rakkude jagunemist mitmest biokeemilisest etapist.

Vahefaasis või G1 faas, rakk toodab valke DNA replikatsiooniks. Pärast seda, S faas tähistab kromosoomide replikatsiooni aega. Nii saadakse kaks õekromatiidi, kahekordistades rakus oleva DNA koguse.

The G2 faas tuleb pärast S-faasi. Valgu tootmine on suurenenud G2-s ja eriti tähelepanuväärne on see, et mitoosi jaoks valmistatakse mikrotuubuleid.

Teine faas, G0, toimub rakkude puhul, mida ei korrata. Need võivad olla uinunud või vananevad ja mõned võivad jätkata jagunemiseks uuesti G1 faasi.

Pärast rakkude jagunemist pole Cdk1 enam vajalik ja RNA transkriptsioon võib alata uuesti. Nukleolid on selle aja jooksul olemas.

Interfaasi ajal muutub tuum katki. Teadlaste arvates on see nukleolaarne häire vastus raku stressile, mis on tingitud rRNA transkriptsiooni pärssimisest DNA kahjustuste, hüpoksia või toitainete puudumise kaudu.

Teadlased kiusavad interfaasi ajal endiselt tuuma erinevaid rolle. Tuumas paiknevad interfaasi ajal translatsioonijärgsed modifikatsiooni ensüümid.

Üha selgemaks saab, et tuuma struktuur on seotud rakkude mitoosi sisenemise reguleerimisega. Nukleolaarsed häired põhjustavad hilinenud mitoosi.

Hiljutised avastused näivad olevat näidanud seost tuuma ja vananemine. Selle protsessi mõistmise võti näib olevat tuumakildude killustatus ning ka ribosomaalse RNA kahjustus.

Metaboolsed protsessid näivad mängivat rolli ka tuumas. Kuna tuum on toitainete kättesaadavusega kohanemisvõimeline ja reageerib kasvusignaalidele, siis kui tal on nendele ressurssidele vähem ligipääsu, väheneb selle suurus ja vähem ribosoome. Seejärel kipuvad rakud selle tagajärjel kauem elama, seega seos pikaealisusega.

Kui tuumal on juurdepääs rohkemale toitumisele, saab sellest rohkem ribosoome ja see kasvab omakorda suuremaks. Tundub, et on mõni pöördepunkt, kus see võib probleemiks saada. Suuremaid nukleoole leidub pigem krooniliste haiguste ja vähiga inimestel.

Teadlased õpivad pidevalt tuuma tähtsust ja selle toimimist. Abiks võib olla protsesside uurimine, mille käigus tuum rakutsüklites töötab, ja ribosoomide ehitus teadlaste jaoks uudsete ravimeetodite leidmine krooniliste haiguste ennetamiseks ja võib-olla ka nende eluea pikendamiseks inimesed.