Nucleolo - Nucleolus

Nucleolo contenido dentro del núcleo celular.
Biología Celular
Diagrama de células animales
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Componentes de una célula animal típica:
  1. Nucleolo
  2. Núcleo
  3. Ribosoma (puntos como parte de 5)
  4. Vesícula
  5. Retículo endoplasmático rugoso
  6. Aparato de Golgi (o cuerpo de Golgi)
  7. Citoesqueleto
  8. Retículo endoplasmático liso
  9. Mitocondria
  10. Vacuola
  11. Citosol (líquido que contiene orgánulos ; con el cual, comprende el citoplasma )
  12. Lisosoma
  13. Centrosoma
  14. Membrana celular

El nucleolo ( / n U -, nj U k l i ə l ə s , - k l i oʊ l ə s / , plural: nucleolos / - l aɪ / ) es la estructura más grande en el núcleo de eucariotas células . Es mejor conocido como el sitio de biogénesis de ribosomas . Los nucleolos también participan en la formación de partículas de reconocimiento de señales y juegan un papel en la respuesta celular al estrés. Los nucleolos están hechos de proteínas , ADN y ARN y se forman alrededor de regiones cromosómicas específicas llamadas regiones organizadoras de nucleo . El mal funcionamiento de los nucléolos puede ser la causa de varias afecciones humanas llamadas "nucleolopatías" y el nucléolo se está investigando como un objetivo para la quimioterapia contra el cáncer .

Historia

El nucleolo fue identificado por microscopía de campo brillante durante la década de 1830. Poco se sabía sobre la función del nucléolo hasta 1964, cuando un estudio de los nucléolos por John Gurdon y Donald Brown en la rana de garras africana Xenopus laevis generó un interés creciente en la función y la estructura detallada del nucléolo. Descubrieron que el 25% de los huevos de rana no tenían nucléolo y que tales huevos no eran capaces de vivir. La mitad de los huevos tenía un nucléolo y el 25% dos. Concluyeron que el nucleolo tenía una función necesaria para la vida. En 1966, Max L. Birnstiel y sus colaboradores demostraron mediante experimentos de hibridación de ácidos nucleicos que el ADN dentro de los nucleolos codifica el ARN ribosómico .

Estructura

Se reconocen tres componentes principales del nucleolo: el centro fibrilar (FC), el componente fibrilar denso (DFC) y el componente granular (GC). La transcripción del rDNA ocurre en el FC. El DFC contiene la proteína fibrillarina , que es importante en el procesamiento del ARNr. El GC contiene la proteína nucleofosmina (B23 en la imagen externa) que también participa en la biogénesis de los ribosomas .

Sin embargo, se ha propuesto que esta organización en particular solo se observa en eucariotas superiores y que evolucionó de una organización bipartita con la transición de anamniotes a amniotes . Reflejando el aumento sustancial en la región intergénica del ADN , un componente fibrilar original se habría separado en FC y DFC.

Núcleo de una línea celular. Fibrillarina en rojo. Proteína reguladora de la transcripción CTCFL en verde. ADN nuclear en azul.

Otra estructura identificada dentro de muchos nucléolos (particularmente en plantas) es un área clara en el centro de la estructura denominada vacuola nucleolar. Se ha demostrado que los nucleolos de varias especies vegetales tienen concentraciones muy altas de hierro en contraste con los nucleolos de células humanas y animales.

La ultraestructura del nucleolo se puede ver a través de un microscopio electrónico , mientras que la organización y la dinámica se pueden estudiar mediante el marcado de proteínas fluorescentes y la recuperación fluorescente después del fotoblanqueo ( FRAP ). También pueden usarse anticuerpos contra la proteína PAF49 como marcador del nucleolo en experimentos de inmunofluorescencia.

Aunque generalmente solo se pueden ver uno o dos nucleolos, una célula humana diploide tiene diez regiones organizadoras de nucleolos (NOR) y podría tener más nucleolos. La mayoría de las veces, múltiples NOR participan en cada nucleolo.

Función y ensamblaje de ribosomas

Artículo principal: la biogénesis de ribosomas
Micrografía electrónica de parte de una celda HeLa . La imagen es una captura de pantalla de esta película , que muestra una pila en Z de la celda.

En la biogénesis del ribosoma, se requieren dos de las tres ARN polimerasas eucariotas (pol I y III), y estas funcionan de manera coordinada. En una etapa inicial, los rRNA genes se transcriben como una sola unidad dentro del nucleolo por la ARN polimerasa I . Para que se produzca esta transcripción, se requieren varios factores asociados a pol I y factores de acción en trans específicos del ADN. En la levadura , los más importantes son: UAF ( factor de activación aguas arriba ), TBP (proteína de unión a la caja TATA) y factor de unión al núcleo (CBF), que se unen a los elementos promotores y forman el complejo de preiniciación (PIC), que a su vez se reconoce. por RNA pol. En los seres humanos, un PIC similar se ensambla con SL1 , el factor de selectividad del promotor (compuesto por TBP y factores asociados a TBP , o TAF), factores de inicio de la transcripción y UBF (factor de unión aguas arriba). La ARN polimerasa I transcribe la mayoría de las transcripciones de ARNr (28S, 18S y 5.8S), pero la subunidad de ARNr 5S (componente de la subunidad ribosómica 60S) es transcrita por la ARN polimerasa III.

La transcripción de rRNA produce una molécula precursora larga (45S pre-rRNA) que todavía contiene ITS y ETS. Se necesita un procesamiento adicional para generar las moléculas de ARN 18S, ARN 5.8S y 28S. En eucariotas, las enzimas modificadoras de ARN se llevan a sus respectivos sitios de reconocimiento mediante la interacción con los ARN guía, que se unen a estas secuencias específicas. Estos RNA guía pertenecen a la clase de RNA nucleolares pequeños ( snoRNA ) que forman complejos con proteínas y existen como ribonucleoproteínas nucleolares pequeñas ( snoRNP ). Una vez que se procesan las subunidades de ARNr, están listas para ensamblarse en subunidades ribosómicas más grandes. Sin embargo, también es necesaria una molécula de ARNr adicional, el ARNr 5S. En la levadura, la secuencia de ADNr de 5S se localiza en el espaciador intergénico y se transcribe en el nucleolo mediante ARN pol.

En eucariotas superiores y plantas, la situación es más compleja, ya que la secuencia de ADN 5S se encuentra fuera de la Región Organizadora del Nucleolo (NOR) y es transcrita por el ARN pol III en el nucleoplasma , después de lo cual encuentra su camino hacia el nucleolo para participar en el montaje de ribosoma. Este ensamblaje no solo involucra al ARNr, sino también a las proteínas ribosómicas. Los genes que codifican estas proteínas r son transcritos por pol II en el nucleoplasma mediante una ruta "convencional" de síntesis de proteínas (transcripción, procesamiento de pre-ARNm, exportación nuclear de ARNm maduro y traducción en ribosomas citoplásmicos). Las proteínas r maduras se importan luego al núcleo y finalmente al nucleolo. La asociación y maduración del ARNr y las proteínas r dan como resultado la formación de las subunidades 40S (pequeña) y 60S (grande) del ribosoma completo. Estos se exportan a través de los complejos de poros nucleares al citoplasma, donde permanecen libres o se asocian con el retículo endoplásmico , formando un retículo endoplásmico rugoso (RER).

En las células endometriales humanas, a veces se forma una red de canales nucleolares. El origen y la función de esta red aún no se han identificado claramente.

Secuestro de proteínas

Además de su papel en la biogénesis ribosómica, se sabe que el nucleolo captura e inmoviliza proteínas, un proceso conocido como detención nucleolar. Las proteínas que están detenidas en el nucleolo no pueden difundirse ni interactuar con sus compañeros de unión. Los objetivos de este mecanismo regulador postraduccional incluyen VHL , PML , MDM2 , POLD1 , RelA , HAND1 y hTERT , entre muchos otros. Ahora se sabe que los ARN largos no codificantes que se originan en regiones intergénicas del nucleolo son responsables de este fenómeno.

Ver también

Referencias

Otras lecturas

enlaces externos