นิวเคลียสทำอะไรในเฟส?

นิวเคลียส ตำแหน่งอยู่ภายในนิวเคลียสของทุกเซลล์ นิวคลีโอลีมีอยู่ในระหว่างการผลิตโปรตีนในนิวเคลียส แต่จะแยกส่วนระหว่างไมโทซิส

นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่านิวเคลียสมีบทบาทที่น่าสนใจสำหรับวัฏจักรเซลล์และอาจมีอายุยืนยาวของมนุษย์

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

นิวเคลียสเป็นโครงสร้างย่อยของนิวเคลียสทุกเซลล์และมีหน้าที่หลักในการผลิตโปรตีน ในช่วงระหว่างเฟส นิวเคลียสสามารถหยุดชะงักได้ ดังนั้นจึงทำหน้าที่เป็นตัวตรวจสอบว่าไมโทซิสสามารถดำเนินต่อไปได้หรือไม่

หนึ่งในโครงสร้างย่อยของเซลล์ นิวเคลียสนิวเคลียสถูกค้นพบครั้งแรกในศตวรรษที่ 18 ในทศวรรษที่ 1960 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบหน้าที่หลักของนิวเคลียสเป็น a ไรโบโซม ผู้ผลิต

ตำแหน่งของนิวเคลียสอยู่ภายในนิวเคลียสของเซลล์ ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ดูเหมือนจุดดำที่อยู่บริเวณนิวเคลียส นิวเคลียสเป็นโครงสร้างที่ไม่มีเมมเบรน นิวคลีโอลัสอาจมีขนาดใหญ่หรือเล็กก็ได้ขึ้นอยู่กับความต้องการของเซลล์ อย่างไรก็ตาม มันเป็นวัตถุที่ใหญ่ที่สุดภายในนิวเคลียส

วัสดุต่างๆ ประกอบด้วยนิวเคลียส ซึ่งรวมถึงวัสดุที่เป็นเม็ดเล็ก ๆ ที่ทำจากหน่วยย่อยไรโบโซม ส่วนไฟบริลลาร์ส่วนใหญ่ทำจาก made ไรโบโซมอาร์เอ็นเอ (rRNA),โปรตีนเพื่อสร้างเส้นใยและ DNA บางชนิดอีกด้วย

โดยปกติเซลล์ยูคาริโอตจะมีนิวเคลียสหนึ่งนิวเคลียส แต่มีข้อยกเว้น จำนวนของนิวคลีโอลีนั้นจำเพาะต่อสปีชีส์ ในมนุษย์สามารถมีนิวคลีโอลีได้มากถึง 10 หลัง การแบ่งเซลล์. ในที่สุดพวกเขาก็แปรสภาพเป็นนิวเคลียสเดี่ยวที่ใหญ่กว่า

ตำแหน่งของนิวเคลียสมีความสำคัญเนื่องจากมีหน้าที่หลายอย่างสำหรับนิวเคลียส มีความเกี่ยวข้องกับโครโมโซม ซึ่งก่อตัวขึ้นที่ไซต์โครโมโซมที่เรียกว่า _nucleolus organizer region_s หรือ NORs นิวเคลียสสามารถเปลี่ยนรูปร่างหรือแยกชิ้นส่วนทั้งหมดในช่วงต่างๆ ของ วัฏจักรของเซลล์.

มีนิวคลีโอลีสำหรับการประกอบไรโบโซม นิวเคลียสทำหน้าที่เป็นโรงงานไรโบโซม ซึ่งการถอดรหัสจะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่ออยู่ในสถานะประกอบอย่างสมบูรณ์

นิวคลีโอลัสประกอบขึ้นรอบๆ ชิ้นส่วนของ DNA ไรโบโซมที่เกิดซ้ำ (rDNA) ที่บริเวณออร์กาไนเซอร์ของนิวเคลียสของโครโมโซม (NORs) จากนั้น RNA polymerase I จะคัดลอกการทำซ้ำและสร้าง pre-rRNAs pre-rRNAs เหล่านี้ก้าวหน้าและหน่วยย่อยที่เป็นผลลัพธ์ที่ประกอบโดยโปรตีนไรโบโซมจะกลายเป็นไรโบโซมในที่สุด ในทางกลับกัน โปรตีนเหล่านี้ใช้สำหรับการทำงานและส่วนต่างๆ ของร่างกาย จากการส่งสัญญาณ การควบคุมปฏิกิริยา การทำผม และอื่นๆ

โครงสร้างนิวเคลียสเชื่อมโยงกับระดับ RNA เนื่องจาก pre-rRNAs สร้างโปรตีนที่ทำหน้าที่เป็นโครงสำหรับนิวคลีโอลัส เมื่อการถอดรหัส rRNA หยุดลง สิ่งนี้นำไปสู่การหยุดชะงักของนิวเคลียส การหยุดชะงักของนิวเคลียสสามารถนำไปสู่การหยุดชะงักของวัฏจักรเซลล์ การตายของเซลล์ที่เกิดขึ้นเอง (อะพอพโทซิส) และการสร้างความแตกต่างของเซลล์

นิวเคลียสยังทำหน้าที่ตรวจสอบคุณภาพเซลล์ และในหลายๆ ด้านก็ถือได้ว่าเป็น "สมอง" ของนิวเคลียส

โปรตีนนิวเคลียสมีความสำคัญต่อขั้นตอนของวัฏจักรเซลล์ การจำลองดีเอ็นเอ และซ่อมแซม

เมื่อเซลล์แบ่งตัว นิวเคลียสของพวกมันจะต้องสลายตัว ในที่สุดจะประกอบใหม่เมื่อกระบวนการเสร็จสิ้น ซองจดหมายนิวเคลียร์พังทลายในช่วงต้นปี ไมโทซิส, ทิ้งส่วนที่มีความหมายของเนื้อหาใน ไซโตพลาสซึม.

ที่จุดเริ่มต้นของไมโทซิส นิวเคลียสจะแยกชิ้นส่วน นี่เป็นเพราะการปราบปรามการถอดรหัส rRNA โดยไคเนส 1 ที่ขึ้นกับไซคลิน (Cdk1) Cdk1 ทำได้โดย phosphorylating ส่วนประกอบการถอดรหัส rRNA โปรตีนนิวเคลียสจะย้ายไปที่ไซโตพลาสซึม

ขั้นตอนในการแบ่งเซลล์แบบไมโทซิสที่เปลือกนิวเคลียสแตกตัวเป็นจุดสิ้นสุดของการพยากรณ์ ส่วนที่เหลือของซองจดหมายนิวเคลียร์มีอยู่จริงในรูปของถุงน้ำ ณ จุดนี้ อย่างไรก็ตามกระบวนการนี้ไม่ได้เกิดขึ้นในยีสต์บางชนิด เป็นที่แพร่หลายในสิ่งมีชีวิตที่สูงขึ้น

นอกเหนือจากการสลายตัวของซองจดหมายนิวเคลียร์และการถอดแยกชิ้นส่วนของนิวเคลียส โครโมโซมยังควบแน่น โครโมโซมจะมีความหนาแน่นสูงในความพร้อมสำหรับ interphase จึงไม่เสียหายเมื่อถูกจัดเรียงในเซลล์ลูกสาวใหม่ ดีเอ็นเอถูกพันอย่างแน่นหนาในโครโมโซม ณ จุดนั้น และ การถอดความ หยุดชะงักเป็นผล

เมื่อการแบ่งไมโทซิสเสร็จสมบูรณ์ โครโมโซมจะคลายตัวอีกครั้ง และเปลือกนิวเคลียร์ประกอบขึ้นใหม่รอบๆ โครโมโซมลูกสาวที่แยกจากกัน ก่อตัวเป็นนิวเคลียสใหม่สองนิวเคลียส เมื่อโครโมโซมเกิดการควบแน่น จะเกิดการดีฟอสโฟรีเลชั่นของปัจจัยการถอดรหัส rRNA จากนั้นการถอดรหัสอาร์เอ็นเอก็เริ่มต้นใหม่ และนิวเคลียสก็สามารถเริ่มทำงานได้

เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อ DNA ที่ส่งต่อไปยังเซลล์ลูกสาว มีจุดตรวจหลายจุดในวัฏจักรของเซลล์ นักวิจัยคิดว่าความเสียหายของ DNA อาจอย่างน้อยก็บางส่วนเกิดจากการถอดความ rRNA ที่หมดไปซึ่งทำให้เกิดการหยุดชะงักของนิวคลีโอลัส

แน่นอน หนึ่งในเป้าหมายหลักของจุดตรวจเหล่านี้ก็คือเพื่อป้องกันไม่ให้เซลล์ลูกสาวเป็นสำเนาของเซลล์ต้นกำเนิด และมีจำนวนโครโมโซมที่ถูกต้อง

เซลล์ลูกสาวป้อน อินเตอร์เฟสซึ่งทำมาจากขั้นตอนทางชีวเคมีหลายขั้นตอนก่อนการแบ่งเซลล์

ในช่วงช่องว่างหรือ G1 เฟสเซลล์สร้างโปรตีนสำหรับการจำลองดีเอ็นเอ หลังจากนี้, S เฟส ทำเครื่องหมายเวลาของการจำลองแบบโครโมโซม สิ่งนี้ทำให้โครมาทิดน้องสาวสองคนเพิ่มปริมาณ DNA ในเซลล์เป็นสองเท่า

G2 เฟส มาหลังจากเฟส S การผลิตโปรตีนเพิ่มขึ้นใน G2 และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ไมโครทูบูลถูกสร้างขึ้นสำหรับไมโทซิส

อีกระยะหนึ่งคือ G0 เกิดขึ้นกับเซลล์ที่ไม่ได้ถูกจำลองแบบ พวกมันอาจอยู่เฉยๆ หรือแก่ขึ้น และบางคนสามารถเข้าสู่ระยะ G1 อีกครั้งเพื่อแบ่งแยก

หลังจากการแบ่งเซลล์แล้ว ไม่จำเป็นต้องใช้ Cdk1 อีกต่อไป และการถอดรหัส RNA สามารถเริ่มต้นได้อีกครั้ง นิวคลีโอลีมีอยู่ในช่วงเวลานี้

ระหว่างเฟส นิวเคลียสจะหยุดชะงัก นักวิจัยคิดว่าการหยุดชะงักของนิวเคลียสเป็นผลจากการตอบสนองต่อความเครียดในเซลล์ เนื่องจากการปราบปรามการถอดรหัส rRNA ผ่านความเสียหายของดีเอ็นเอ การขาดออกซิเจน หรือการขาดสารอาหาร

นักวิทยาศาสตร์ยังคงล้อเล่นบทบาทต่างๆ ของนิวเคลียสระหว่างเฟส นิวเคลียสเป็นที่อยู่ของเอนไซม์ดัดแปลงหลังการแปลระหว่างเฟส

มีความชัดเจนมากขึ้นว่าโครงสร้างของนิวเคลียสนั้นสัมพันธ์กับการควบคุมเมื่อเซลล์เข้าสู่ไมโทซิส การหยุดชะงักของนิวเคลียสทำให้เกิดไมโทซีสที่ล่าช้า

การค้นพบล่าสุดดูเหมือนจะเปิดเผยความเชื่อมโยงระหว่างนิวเคลียสและ อายุมากขึ้น. การกระจายตัวของนิวเคลียสดูเหมือนจะเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจกระบวนการนี้ เช่นเดียวกับความเสียหายต่อไรโบโซมอาร์เอ็นเอ

กระบวนการเผาผลาญดูเหมือนจะมีบทบาทกับนิวเคลียส เนื่องจากนิวเคลียสสามารถปรับให้เข้ากับสารอาหารและตอบสนองต่อสัญญาณการเจริญเติบโต เมื่อเข้าถึงทรัพยากรเหล่านี้น้อยลง มันจะลดขนาดและทำให้ไรโบโซมน้อยลง เซลล์จึงมีแนวโน้มที่จะมีอายุยืนยาวขึ้น ดังนั้นจึงสัมพันธ์กับการมีอายุยืนยาว

เมื่อนิวเคลียสเข้าถึงสารอาหารได้มากขึ้น ก็จะทำให้ไรโบโซมเพิ่มขึ้นและจะโตขึ้นด้วย ดูเหมือนว่าจะมีจุดเปลี่ยนที่อาจกลายเป็นปัญหาได้ นิวคลีโอลีที่ใหญ่กว่ามักพบในบุคคลที่มีโรคเรื้อรังและมะเร็ง

นักวิจัยกำลังเรียนรู้ถึงความสำคัญของนิวเคลียสอย่างต่อเนื่องและวิธีการทำงาน การศึกษากระบวนการที่นิวคลีโอลัสทำงานในวัฏจักรเซลล์และการสร้างไรโบโซมสามารถช่วยได้ นักวิจัยในการหาวิธีการรักษาแบบใหม่เพื่อป้องกันโรคเรื้อรังและอาจเพิ่มอายุขัยของ มนุษย์.