Cellkärnan

Cellkärnan ( lat.  nucleus ) är en organell (kompartment) av en eukaryot cell omgiven av två membran [1] (det finns ingen kärna i prokaryota celler ). Vanligtvis har eukaryota celler en enda kärna, men vissa celltyper, såsom erytrocyter från däggdjur , har inte en kärna, medan andra innehåller flera kärnor.

Kärnan innehåller det mesta av cellens genetiska material , representerat av kromosomer , långa linjära DNA- molekyler associerade med proteiner . Det genetiska materialet som finns på kromosomerna utgör kärngenomet . Kärnan upprätthåller integriteten hos det genetiska materialet, och dess beståndsdelar kontrollerar cellulära processer genom att reglera genuttryck , så kärnan är i själva verket cellens kontrollerande centrum. De huvudsakliga strukturerna som utgör kärnan inkluderar kromatin , nukleolus , kärnhölje  - ett dubbelmembran som omger kärnan och isolerar den från cytoplasman , såväl som kärnmatris , som inkluderar nukleär lamina  - ett nätverk av filament som ger mekaniskt stöd för kärnan, som cytoskelettet i cytoplasman .

Eftersom kärnhöljet är ogenomträngligt för stora molekyler, tillhandahålls transport av molekyler genom kärnhöljet ( kärntransport ) av kärnporer . Porerna penetrerar båda kärnmembranen och bildar en genomgående kanal genom vilken små molekyler och joner passerar fritt, medan stora molekyler aktivt transporteras med deltagande av bärarproteiner. Transporten av stora molekyler som proteiner och RNA genom kärnporer är avgörande för genuttryck, underhåll av kromosomer och sammansättning av ribosomala subenheter. Även om det inte finns några membranomslutna underavdelningar inom kärnan, är dess inre innehåll heterogent och innehåller ett antal kärnkroppar, som består av speciella proteiner, RNA-molekyler och delar av kromosomer. Den mest kända kärnkroppen är nukleolen , i vilken ribosomala subenheter är sammansatta . När de väl bildats i nukleolen transporteras ribosomala subenheter till cytoplasman där de utför mRNA- translation .

Studiens historia

Kärnan var den första av de organeller som upptäcktes av naturvetare som en del av en cell. De tidigaste teckningarna av celler och deras kärnor tillhör Antoni van Leeuwenhoek ( 1633-1723 ), grundaren av vetenskaplig mikroskopi , som observerade kärnan i laxerytrocyter [2] . Beskrivningar av kärnan gjordes också av Franz Bauer 1802 [3] , och en mer detaljerad beskrivning gjordes 1831 av den skotske botanikern Robert Brown och presenterades vid ett möte i Linnean Society of London . Brown studerade orkidéer i mikroskop och fann ogenomskinliga områden i cellerna i blommans yttre lager, som han kallade "areoler" eller "kärnor" [4] .

Brown gjorde inga antaganden om kärnans funktioner. 1838 föreslog Matthias Schleiden att kärnan är involverad i bildandet av nya celler, så han introducerade termen "cytoblast" (cellbyggare) för att hänvisa till kärnor. Han var säker på att han observerade monteringen av nya celler runt "cytoblaster". En stark motståndare till denna uppfattning var Franz Meyen , som beskrev celler som reproducerar genom delning , och trodde att många celler kanske inte har en kärna. Idén om cellbildning de novo , det vill säga från grunden, genom cytoblaster eller på annat sätt, motsäger arbetet av Robert Remack (1852) och Rudolf Virchow (1855), som slutligen etablerade ett nytt paradigm som säger att celler kan bara bildas från celler ("Omnis cellula e cellula"). Funktionerna av kärnan förblev oklara [5] .

Mellan 1877 och 1878 publicerade Oskar Hertwig flera artiklar om befruktning av ägg i sjöborrar , där han visade att under befruktningen tränger spermiekärnan in i ägget och smälter samman med dess kärna. Det visades för första gången att en ny individ utvecklas från en enda cell som har en kärna. Detta motsäger Ernst Haeckels teori , enligt vilken, under loppet av den embryonala utvecklingen av en individ, alla stadier av fylogenin av dess art passeras sekventiellt , och därför, i synnerhet, genereringen av de första cellerna med en kärna påstås bildas från "monerula" - en strukturlös massa av primärt slem. I detta avseende har behovet av en spermiekärna för befruktning varit föremål för debatt under en tid. Men Hertwig bekräftade sina observationer med studier på andra djur, inklusive amfibier och blötdjur . 1884 visade Eduard Strasburger samma sak för växter. Detta banade väg för hypotesen att kärnan för över ärftligt material. 1873 uttryckte August Weismann idén om likvärdigheten mellan moderligt och faderligt material för ärftlighet. Kärnans funktion som bärare av genetisk information blev uppenbar först senare, efter upptäckten av mitos och återupptäckten av Mendels lagar i början av 1900-talet. Baserat på dessa upptäckter formulerades kromosomteorin om ärftlighet [5] .

Strukturer

Kärnan är den största organellen av djurceller [6] . Hos däggdjur är kärnans diameter cirka 6  mikron , och själva kärnan är cirka 10 % av cellvolymen [7] . Den trögflytande vätskan som fyller kärnan kallas nukleoplasman och liknar kemiskt cytosolen som omger kärnan [8] .

Kärnhölje och kärnporer

Kärnhöljet består av två membran (yttre och inre), som är placerade parallellt på ett avstånd av 10 till 50  nm . Kärnhöljet omger kärnan fullständigt, separerar cellens genetiska material från cytoplasman och fungerar som en barriär för att förhindra fri diffusion av makromolekyler mellan nukleoplasman och cytoplasman . Det yttre kärnmembranet fortsätter in i det grova endoplasmatiska retikulummembranet (ER) och är fodrat med ribosomer . Gapet mellan kärnmembranen kallas det perinukleära utrymmet och fortsätter in i EPR-lumen [9] .

Kärnporer, som är vattenfyllda kanaler i kärnhöljet [1] , är sammansatta av en mängd olika proteiner som kallas nukleoporiner . Hos människor är pormassan cirka 120 000  kDa , vilket är 40 gånger massan av ribosomen [10] ; samtidigt ingår cirka 50 proteiner i kärnporerna i jäst och  flera hundra i ryggradsdjur [6] . Även om pordiametern är 100 nm , är spaltbredden genom vilken molekyler kan passera, på grund av närvaron av regulatoriska system inuti porerna, endast 9 nm . Vattenlösliga små molekyler kan passera genom ett sådant gap, men inte stora molekyler såsom nukleinsyror och stora proteiner; aktiv (det vill säga energikrävande) transport krävs för att överföra dessa molekyler till kärnan. På skalet av kärnan i en typisk däggdjurscell finns det från 3000 till 4000 porer [11] , och var och en har en ringstruktur med 8 symmetriaxlar vid föreningspunkten mellan två kärnmembran [12] . Fäst på ringen är en speciell struktur känd som kärnkorgen, som sticker ut i nukleoplasman, och flera av dess filament sticker ut i cytoplasman. Båda strukturerna krävs för att förmedla bindningen av transportnukleära proteiner [6] .

De flesta proteiner, ribosomsubenheter och en del DNA transporteras genom kärnporer av en familj av transportfaktorer som kallas karyoferiner . Karyoferiner som förmedlar transport in i kärnan kallas också importins , och de som förmedlar transport från kärnan kallas också exportiner. De flesta karyoferiner interagerar direkt med sin last, men vissa använder adapterproteiner [ 13] detta . Steroidhormoner (som kortisol och aldosteron ) såväl som andra fettlösliga små molekyler kan diffundera in i cytoplasman in i cellens inre över cellmembranet; i cytoplasman binder de till proteinkärnreceptorer, som levererar dem till kärnan. Här fungerar nukleära receptorer associerade med deras ligander som transkriptionsfaktorer , och i frånvaro av en ligand fungerar många receptorer som histon-deacetylaser som undertrycker uttrycket av vissa gener [6] .

Nukleär lamina

I djurceller tillhandahålls kärnans mekaniska stöd av två nätverk av mellanliggande filament : kärnskiktet, som är ett nätverk av mellanliggande filament på kärnans inre yta, och mindre organiserade filament på kärnans cytosoliska yta. Båda filamentsystemen ger stöd för kärnan och tjänar till att förankra kromosomer och kärnporer [7] .

Kärnskiktet består huvudsakligen av proteiner som kallas laminer . Liksom alla proteiner syntetiseras laminer i cytoplasman och transporteras sedan in i kärnan där de sätts in i kärnskiktet [14] [15] . Proteiner som ligger på utsidan av kärnhöljet (som nesprin ) binder till element i cytoskelettet, vilket ger strukturellt stöd till kärnan. Laminer finns också i nukleoplasman, där de bildar en annan regelbunden struktur känd som den nukleoplasmatiska slöjan  [ 16 ] ; den senare kan visualiseras med fluorescensmikroskopi . Slöjans funktion är okänd, men det är känt att den inte finns i kärnan och finns i cellcykelns interfas [17] . Laminer som utgör slöjan (som LEM3) binder till kromatin , och störningar i deras struktur undertrycker transkriptionen av proteinkodande gener [18] .

Liksom andra mellanliggande filamentproteiner innehåller laminmonomerer en α-spiralformad domän , som används av de två monomererna för att lindas runt varandra för att bilda en dimer , som har en lindad struktur . De två dimererna är vidare förbundna med sina sidoytor i en antiparallell orientering, vilket bildar en tetramer känd som en protofilament. Åtta tetramerer kombineras till ett vridet, repliknande filament. Filament kan monteras och demonteras dynamiskt, det vill säga längden på en filament beror på de relativa hastigheterna för dess montering och demontering [7] .

Kromosomer

Kärnan innehåller det mesta av cellens genetiska material, representerat av linjära DNA-molekyler som är organiserade i strukturer som kallas kromosomer . Den totala längden av DNA-molekyler i en mänsklig cell är cirka 2 m . Under cellcykelns interfas bildar dessa molekyler i kombination med proteiner det så kallade nukleära kromatinet och under celldelningen kondenserar kromosomerna och uppträder som separata mikroskopiskt urskiljbara formationer. En liten mängd extranukleärt cellulärt genetiskt material finns i mitokondrier och, i fallet med en växtcell , i kloroplaster [19] .

Det finns två typer av kromatin. I euchromatin är DNA det minst tätt organiserade; den innehåller gener som transkriberas oftast [19] . En annan sorts kromatin, heterochromatin , är mer kompakt och innehåller DNA som sällan eller aldrig transkriberas . Heterokromatin är uppdelat i fakultativt, som bildas i vissa celler under utveckling , och konstitutivt, som finns i alla celler i alla utvecklingsstadier och ligger huvudsakligen i de telomera och nära centromera regionerna av kromosomerna [20] . Under interfas upptar kromatinet för varje kromosom sin egen region av kärnan- kromosomterritoriet , det vill säga kromatinet från olika kromosomer blandas inte [21] [22] . Aktiva gener, som vanligtvis finns i eukromatin, är vanligtvis lokaliserade vid gränsen till kromosomterritoriet [23] .

Nukleära kroppar

Kärnan i däggdjursceller innehåller ett antal diskreta underavdelningar [24] som kallas kärnkroppar. De utför uppdelningen av kärnan och skapar inom den separata utrymmen som har vissa egenskaper. Många kärnkroppar utför specifika funktioner, såsom syntes och bearbetning av pre-ribosomalt RNA i kärnan, ackumulering och sammansättning av spliceosomkomponenter i prickar (se nedan), eller ackumulering av RNA-molekyler i paraprickar . Mekanismerna som säkerställer att dessa funktioner utförs av kärnkroppar är mycket olika. I vissa fall kan kärnkroppen fungera som en plats för vissa processer, såsom transkription. I andra fall reglerar nukleära kroppar tydligen indirekt de lokala koncentrationerna av deras komponenter i nukleoplasman. Liksom cytoplasmatiska organeller innehåller kärnkroppar en specifik uppsättning proteiner som bestämmer deras struktur på molekylär nivå. Men till skillnad från cytoplasmatiska organeller är kärnkroppar inte omgivna av lipidmembran , och deras strukturella integritet säkerställs helt av protein-protein- och RNA-protein-interaktioner. Tabellen nedan listar de viktigaste egenskaperna hos kärnkraftskroppar [25] .

kärnkraftskropp Funktioner Karakteristiska komponenter Typisk storlek (i µm) Kvantitet per kärna
nukleolus Ribosombiogenes RNA- polymeras I-maskineri , rRNA-bearbetningsfaktorer och ribosomal subenhetssammansättning 3-8 1-4
Fläckar Ackumulering och montering av skarvningsfaktorer Pre-mRNA splitsningsfaktorer 2-3 20-50
Stressa kärnkraftskroppar Reglering av transkription och splitsning under stress HSF1 , HAP 1-2 3-6
Kroppen av histon loci Histon pre-mRNA bearbetning NPAT , FLASH, U7 snRNP 0,2–1,2 2-4
Cajal kropp Biogenes, mognad och cirkulation av små RNA Coilin , SMN 0,2–1,5 1-10
PML kropp Reglering av genomets stabilitet, DNA-reparation , transkriptionskontroll , virusskydd PML 0,1-1 10-30
Paraprickar mRNA-reglering, RNA-redigering Icke-kodande RNA NEAT1/MENε/β, PSP1-proteiner, p54 nrb /NONO 0,2-1 2-20
Perinukleolärt fack Posttranskriptionell reglering av en uppsättning RNA syntetiserade av RNA-polymeras III PTB 0,2-1 1-2
Nucleolus

Nukleolen är en separat tät struktur i kärnan. Det är inte omgivet av ett membran och bildas i området där rDNA finns - tandemupprepningar av ribosomala RNA (rRNA) gener som kallas nukleolära organisatörer . Nukleolus huvudfunktion är syntesen av rRNA och bildandet av ribosomer. Nukleolens strukturella integritet beror på dess aktivitet, och inaktivering av rRNA-gener leder till en blandning av nukleolära strukturer [26] .

I det första steget av ribosombildningen transkriberar enzymet RNA-polymeras I rDNA och bildar pre-rRNA, som skärs ytterligare i 5.8S, 18S och 28S rRNA [27] . Transkription och post-transkriptionell bearbetning av rRNA sker i nukleolus med deltagande av små nukleolära RNA (snoRNA), av vilka några härstammar från splitsade mRNA -introner av gener som kodar för proteiner associerade med ribosomfunktion. De sammansatta ribosomala subenheterna är de största strukturerna som passerar genom kärnporerna [6] .

När de ses under ett elektronmikroskop kan tre komponenter urskiljas i kärnan: fibrillära centra (FC), den täta fibrillära komponenten (CFC) som omger dem och den granulära komponenten (GC), som i sin tur omger CFC. rRNA-transkription sker i FC och vid gränsen mellan FC och PFC; därför, när bildandet av ribosomer aktiveras, blir FC tydligt urskiljbar. Klippning och modifiering av rRNA förekommer i PFC, och de efterföljande stadierna av bildning av ribosomala subenheter, inklusive laddning av ribosomala proteiner, förekommer i GA [27] .

Cajal body

Cajal-kroppen (TC) är kärnkroppen som finns i alla eukaryoter. Det identifieras av närvaron av signaturcoilinproteinet och specifika RNA (scaRNA) . TK innehåller också SMN-proteinet ( överlevnad  av motorneuroner ). MA har en hög koncentration av splitsande små nukleära ribonukleoproteiner (snRNPs) och andra RNA-bearbetningsfaktorer, så man tror att MA fungerar som ställen för sammansättning och/eller post-transkriptionell modifiering av splitsningsfaktorer. TK finns i kärnan under interfas men försvinner under mitos. I biogenesen av TC spåras egenskaperna hos en självorganiserande struktur [28] .

När den intracellulära lokaliseringen av SMN först studerades genom immunfluorescens , hittades proteinet i hela cytoplasman, såväl som i en nukleolär kropp liknande storleken på MC och ofta intill MC. Av denna anledning kallades denna kropp "tvillingen av TK" ( eng.  gemini av CB ) eller helt enkelt ädelsten. Det visade sig dock att HeLa -cellinjen där den nya kroppen upptäcktes var ovanlig: i andra mänskliga cellinjer, såväl som i fruktflugan Drosophila melanogaster , samlokaliserades SMN med coilin i TK. Därför, i det allmänna fallet, kan SMN betraktas som en viktig komponent i TC, och inte som en markör för en enskild kärnkraftskropp [29] .

Kropp av histon loci

Kroppen av histon loci ( eng.  histon locus body, HLB ) innehåller de faktorer som är nödvändiga för bearbetningen av histon pre-mRNA. Som namnet antyder är kropparna av histonloci associerade med gener som kodar för histoner; därför antas det att splitsningsfaktorer är koncentrerade i kropparna av histonloci. Kroppen av histonloci är närvarande i cellen under interfas och försvinner med början av mitos. Kroppen av histonloci anses ofta tillsammans med Cajal-kroppen av flera skäl. För det första innehåller vissa kroppar av histonloci markören för Cajal-kroppar, coilin. För det andra är dessa små kroppar ofta fysiskt i närheten, så det finns en viss interaktion mellan dem. Slutligen har de mycket stora Cajal-kropparna av amfibieoocyter egenskaperna hos båda kropparna [28] .

PML-kroppar

Promyelocytiska leukemikroppar , eller PML- kroppar , är sfäriska kroppar utspridda i hela nukleoplasman och når cirka 0,1–1,0 µm i diameter .  De är också kända under sådana namn som nuclear domän 10 ( engelsk nuclear domän 10 (ND10) ), Kremer kroppar ( engelska Kremer kroppar ) och onkogena domäner PML ( engelska PML onkogena domäner ). PML-kroppar är uppkallade efter en av deras nyckelkomponenter, proteinet promyelocytisk leukemi (PML). De observeras ofta i samband med Cajal-kroppar och klyvningskroppar [ 30 ] . PML-kroppar tillhör kärnmatrisen och kan vara involverade i processer som DNA-replikation , transkription och epigenetisk gentystnad [31] . Nyckelfaktorn i organiseringen av dessa kroppar är PML-proteinet, som attraherar andra proteiner; de senare, enligt moderna begrepp, förenas endast av det faktum att de är SUMOylerade . Möss där PML-genen raderas saknar PML-kroppar, men utvecklas och lever normalt, så PML-kroppar utför inte oersättliga biologiska funktioner [31] .     

Speckle

Speckles är nukleära kroppar som innehåller pre-mRNA splitsningsfaktorer och är belägna i interkromatinregionerna i nukleoplasman hos däggdjursceller .  Under fluorescensmikroskopi ser fläckar ut som oregelbundet formade prickiga kroppar av olika storlekar, medan de under elektronmikroskopi ser ut som kluster av interkromatingranulat. Speckles är dynamiska strukturer, och proteinerna och RNA de innehåller kan röra sig mellan speckles och andra nukleära kroppar, inklusive platser för aktiv transkription. Baserat på studier av prickarnas sammansättning, struktur och beteende skapades en modell för att förklara den funktionella uppdelningen av kärnan och organisationen av uttrycksmaskineriet [32] , splitsning av små nukleära ribonukleoproteiner [33] [34] och andra proteiner krävs för pre-mRNA splitsning [32] . På grund av cellens förändrade behov förändras prickarnas sammansättning och arrangemang enligt mRNA-transkription och genom reglering av fosforylering av specifika proteiner [35] . Splitsfläckar är också kända som kärnfläckar, splitsningsfaktorkompartment, interkromatingranulkluster och B -snurposomer [ 36 ] . B-snurposomer har hittats i amfibieoocytkärnor och embryon från fruktflugan Drosophila melanogaster [37] . I elektronmikrofotografier verkar B-snurusomer vara fästa vid Cajal-kroppar eller separerade från dem. Kluster av interkromatingranuler fungerar som platser för ackumulering av splitsningsfaktorer [38] .  

Paraspeckles

Paraspäcklar är oregelbundet formade kärnkroppar som ligger i kärnans interkromatiska utrymme [39] . De beskrevs först i HeLa-celler, som har 10–30 paraprickar per kärna, men paraprickles har nu hittats i alla primära mänskliga celler, i celler av transformerade linjer och på vävnadssnitt [40] . De fick sitt namn på grund av sin plats i kärnan - nära fläckarna [39] .

Paraspäckar är dynamiska strukturer som förändras som svar på förändringar i cellens metaboliska aktivitet. De är beroende av transkription [39] och i frånvaro av transkription av RNA-polymeras II , försvinner paraprickles, och alla deras ingående proteiner (PSP1, p54nrb, PSP2, CFI(m)68 och PSF) bildar en skäreformad perinukleolär cap . . Detta fenomen observeras under cellcykeln: paraspäckar är närvarande i interfas och alla faser av mitos utom telofas . Under telofas bildas dotterkärnor och RNA-polymeras II transkriberar ingenting; därför bildar paraspeckle-proteiner den perinukleolära hatten [40] . Paraspäcklar är involverade i regleringen av genuttryck genom att ackumulera de RNA där det finns dubbelsträngade regioner som är föremål för redigering, nämligen omvandlingen av adenosin till inosin . På grund av denna mekanism är paraprickles involverade i kontrollen av genuttryck under differentiering , virusinfektion och stress [41] .

Perinukleolärt fack

Det perinukleolära utrymmet (OK) är en oregelbundet formad kärnkropp som kännetecknas av att den är belägen på kärnans periferi. Trots att de är fysiskt relaterade är de två avdelningarna strukturellt distinkta. TCs finns vanligtvis i maligna tumörceller [42] . OK är en dynamisk struktur och innehåller mycket RNA-bindande proteiner och RNA-polymeras III. Strukturell stabilitet hos OK säkerställs genom transkription utförd av RNA-polymeras III och närvaron av nyckelproteiner. Eftersom närvaron av TC vanligtvis är associerad med malignitet och med förmågan att metastasera , anses de vara potentiella markörer för cancer och andra maligna tumörer. Associationen av TC med specifika DNA- loci har visats [43] .

Stressa kärnkraftskroppar

Stress kärnkroppar bildas i kärnan under värmechock. De bildas genom direkt interaktion mellan värmechocktranskriptionsfaktor 1 ( HSF1 ) och pericentriska tandemupprepningar i satellit III-sekvensen, som motsvarar platser för aktiv transkription av icke-kodande satellit III-transkript. Det anses allmänt att sådana kroppar motsvarar mycket tätt packade former av ribonukleoproteinkomplex. I stressade celler tros de vara involverade i snabba, övergående och globala förändringar i genuttryck genom olika mekanismer, såsom kromatinomformning och upptag av transkriptions- och splitsningsfaktorer. I celler under normala (inte stressiga) förhållanden hittas stressade kärnkroppar sällan, men deras antal ökar kraftigt under påverkan av värmechock. Stress kärnkroppar finns endast i mänskliga och andra primatceller [44] .

Föräldralösa kärnkraftskroppar

Föräldralösa nukleära kroppar är icke-kromatin-kärnkomponenter som har studerats mycket mindre väl än andra välkarakteriserade kärnstrukturer .  Vissa av dem fungerar som platser där proteiner modifieras av SUMO-proteiner och/eller proteasomal nedbrytning av ubiquitin -märkta proteiner sker [45] . Tabellen nedan visar egenskaperna hos kända föräldralösa nukleära kroppar [46] .

kärnkraftskropp Beskrivning Typisk storlek (i µm) Kvantitet per kärna
Klastosom Koncentrerar 20S och 19S proteasomkomplex och ubiquitin-associerade proteiner. Det finns huvudsakligen när proteasomaktiviteten stimuleras och rensas ut när proteasomaktiviteten hämmas. 0,2–1,2 0-3
klyvkropp _  _ _ Berikad med divisionsfaktorerna CstF och CPSF , samt DDX1 protein innehållande DEAD-box . Det finns huvudsakligen i S-fas och påverkas inte av transkriptionell hämning. 0,2–1,0 1-4
OPT-domän Berikad med transkriptionsfaktorer Oct1 och PTF. Kolokaliserar delvis med transkriptionsställen. Finns huvudsakligen i den sena G1-fasen , demonterad genom hämning av transkription. 1,0–1,5 1-3
Polycomb kropp Finns i humana celler och Drosophila-celler, berikade med PcG- protein . Hos människor ackumulerar det proteinerna RING1 , BMI1 , HPC och kan vara associerat med pericentromert heterokromatin. 0,3–1,0 12-16
Oxen Sam68 Ackumulerar Sam68-proteinet och liknande proteiner SLM-1 och SLM-2. Demonteras genom hämning av transkription. Förmodligen rik på RNA. 0,6–1,0 2-5
SUMO kropp Berikad med SUMO-proteiner och SUMO-konjugerande enzym Ubc9 . Koncentrerar transkriptionsfaktorer p CREB , CBP , c-Jun . 1-3 1-3

Funktioner

Kärnhöljet skyddar cellens DNA och är involverat i en mycket mer komplex reglering av genuttryck jämfört med den prokaryota cellen. I prokaryoter är transkription och translation kopplade processer, och translationen av mRNA till protein börjar redan innan det är helt syntetiserat. I eukaryota celler är cytoplasman i vilken translation äger rum och transkription som sker i kärnan rumsligt separerade, så det finns ett behov av att säkerställa transporten av molekyler mellan kärnan och cytoplasman [47] .

Kärnhöljet ger kärnan kontroll över dess innehåll och separerar det från resten av cytoplasman. Detta är viktigt för regleringen av processer som sker på båda sidor om kärnkraftshöljet. När den cytoplasmatiska processen måste begränsas på något sätt, överförs vanligtvis dess nyckeldeltagare till kärnan, där den interagerar med transkriptionsfaktorer och därmed utlöser undertryckandet av bildandet av vissa enzymer som är involverade i den cytoplasmatiska processen. Till exempel har glykolys  , en process där en cell extraherar energi från en glukosmolekyl , en sådan reglerande mekanism . Den första reaktionen av glykolysen utförs av enzymet hexokinas , som omvandlar glukosmolekylen till glukos-6-fosfat . När koncentrationen av fruktos-6-fosfat (ett ämne som bildas av glukos-6-fosfat under glykolys) ökar, skickar det regulatoriska proteinet hexokinas till kärnan [48] , där det bildar ett transkriptionellt repressivt komplex som undertrycker uttrycket av gener som kodar för glykolytiska enzymer [49] .

För att kontrollera vilka gener som transkriberas, har inte transkriptionsfaktorer i cellen fysisk tillgång till DNA förrän de aktiveras i en viss signalväg . Detta förhindrar även lågt uttryck av fel gener. Speciellt när det gäller NF-KB- kontrollerade gener som är involverade i den inflammatoriska processen , induceras transkription av en signalväg, till exempel, som börjar med bindningen av TNF-α -signalmolekylen till dess receptor på cellmembranet och slutligen leder till aktivering av en transkriptionsfaktor, NF-KB. Den nukleära lokaliseringssignalen närvarande i NF-KB tillåter den att passera in i och ut ur kärnan genom kärnporerna; i kärnan stimulerar det transkriptionen av målgener [7] .

Kompartmentalisering förhindrar cellen från att transkribera det osplicerade mRNA:t. Eukaryota mRNA innehåller introner som måste avlägsnas innan translation av mRNA kan påbörjas. Splitsning, det vill säga avlägsnande av introner, sker i kärnan, vilket förhindrar tillgång till pre-mRNA av ribosomer utanför kärnan. Om det inte fanns någon kärna, skulle ribosomerna börja översätta omoget mRNA, vilket skulle leda till bildandet av felaktiga proteinprodukter [50] .

Eftersom transkription sker i kärnan, innehåller kärnan många proteiner som är direkt involverade i eller reglerar transkription. Dessa proteiner inkluderar helikaser som avvecklar DNA-dubbelhelixen, vilket underlättar tillgången för andra proteiner till den, RNA-polymeraser som syntetiserar RNA, topoisomeraser som påverkar DNA-topologin och olika transkriptionsfaktorer [51] .

Kärnkraftstransporter

Utgången från kärnan och inträde i kärnan av stora molekyler styrs av kärnporer. Även om små molekyler kan komma in i kärnan utan någon reglering, måste makromolekyler som proteiner och RNA binda till karyoferiner för transport in i kärnan (importiner) och ut ur kärnan (exportiner). Proteiner som måste transporteras från cytoplasman till kärnan innehåller en specifik aminosyrasekvens känd som den nukleära lokaliseringssignalen, till vilken importiner binder. På liknande sätt innehåller proteiner som måste lämna kärnan en nukleär exportsignal som känns igen av exportins. Importins och exportins förmåga att bära sin last regleras av GTPaser  , enzymer som hydrolyserar GTP för att frigöra energi [13] . Nyckel-GTPas för kärntransport är Ran , som kan binda till GTP eller GDP , beroende på dess placering (i kärnan eller i cytoplasman). I kärnan orsakar interaktionen av Ran-GTP med importin en konformationsförändring i den senare så att den separeras från den transporterade lasten. Det bildade komplexet av Ran-GTP och importin transporteras till cytoplasman, där RanBP-proteinet separerar Ran-GTP från importin. Separation från importin tillåter GAP -proteinet att binda till Ran-GTP och katalysera hydrolysen av GTP till GDP. Vidare känns Ran-GDP-komplexet igen av proteinet NUTF2 som återför det till nukleoplasman. I kärnan ersätter proteinet GEF GDP med GTP, bildar Ran-GTP och stänger cykeln [52] .

Kärnkraftsexporten sker på liknande sätt. I kärnan binder exportin till ett lastprotein och Ran-GTP och transporteras genom kärnporen till cytoplasman, där komplexet dissocierar . Ran-GTP hydrolyserar GTP till GDP under inverkan av GAP, och Ran-GTP-komplexet överförs till kärnan, där GDP ersätts med GTP [13] . Det finns också speciella proteiner för transport av mogna mRNA och tRNA genom kärnhöljet [50] [53] .

Montering och demontering

Under en cells liv kan kärnan demonteras (under celldelning eller under apoptos ). Under dessa processer förstörs kärnans strukturella komponenter - kärnhöljet och kärnskiktet. I de flesta celler sker demontering av kärnan under mitosprofasen . Demontering av kärnan är dock inte strikt begränsad till mitos och förekommer inte i alla celler. Vissa encelliga eukaryoter (som jäst ) genomgår det som kallas sluten mitos, där kärnhöljet förblir intakt. I sluten mitos flyttar kromosomerna till olika sidor av kärnan, som sedan delar sig i två. Däremot genomgår celler av högre eukaryoter vanligtvis öppen mitos, under vilken kärnhöljet bryts ner. Kromosomer migrerar till olika poler i spindeln och två kärnor återbildas runt dem. Kärnskiktet genomgår också demontering på grund av laminfosforylering av kinaser såsom cyklinberoende proteinkinas 1 . Montering av kärnskiktet i dotterkärnorna börjar efter defosforylering av skikten [54] .

Apoptos är en kontrollerad process av förstörelse av cellulära komponenter som leder till celldöd. Förändringar associerade med apoptos sker direkt i kärnan och dess innehåll. Dessa inkluderar kromatinkondensation, såväl som sönderdelning av kärnhöljet och kärnskiktet. Nedbrytning av laminnätverket medieras av apoptotiska proteaser , kända som kaspaser , som bryter ner laminer och därmed påverkar kärnans strukturella integritet. Lamindestruktion används ibland som en indikator på kaspasaktivitet i apoptosstudier. Celler som uttrycker kaspasresistenta muterade laminer förlorar inte sin kärnintegritet under apoptos; därför spelar laminer en nyckelroll i uppkomsten av förändringar som kärnan genomgår under apoptos [16] . Dessutom utlöser hämning av laminnätverksmontering apoptos [55] .

Funktioner hos kärnor i olika eukaryoter

Storleken, formerna och morfologin hos eukaryota kärnor varierar kraftigt. Om i piroplasmider och Leishmania diametern på kärnan är 1-3 μm , så når kärnorna hos vissa radiolarier 400 μm och till och med 1 mm i diameter . Som regel är formen på kärnan i de flesta eukaryoter nära sfärisk, men ibland kan den anta ganska bisarra former (detta gäller i synnerhet ciliatmakronukléer). Även om kärnans skal i alla eukaryoter består av två membran, varierar antalet porer i det mycket i olika arter, och ibland kan ytterligare lager gränsa till det (både utanför och inuti); till exempel, i många frilevande amöbor, gränsar ett fibröst lager med en cellulär struktur till insidan av skalet, vilket avsevärt överstiger kärnskalets tjocklek, medan i radiolarier finns ytterligare fibrillära lager på utsidan av skalet. [56] .

Organisationen av kärnan hos protister av dinoflagellattyp ( Dinoflagellata ) kännetecknas av en betydande originalitet. De flesta av deras representanter har en kärna där kromosomerna är kondenserade genom hela cellcykeln (inklusive i interfas ) och är praktiskt taget saknade av histoner . Denna typ av kärna kallas dinokaryon . Samtidigt är mängden DNA i en dinokaryon tiotals och hundratals gånger större än mängden DNA per cell i representanter för andra grupper av eukaryoter [57] . Vissa dinoflagellater ( Noctiluca , Oodinium ) har dock gemensamma eukaryota kärnor [58] ; i andra representanter av typen i vegetativa celler är kärnorna vanliga, och dinokaryonen finns i andra stadier av cellcykeln (till exempel i gameter) [57] .

Protistceller har minst en kärna [59] . Samtidigt finns icke-nukleära celler också i Metazoa -organismer, som, utan kärna, har förlorat förmågan att dela sig med bildandet av två dotterceller. Det mest kända exemplet på icke-nukleära celler är erytrocyter från däggdjur, som också saknar andra organeller, såsom mitokondrier . Röda blodkroppar mognar i benmärgen genom processen av erytropoes , under vilken de förlorar kärnor, andra organeller och ribosomer. Kärnan skjuts ut ur cellen under processen för erytroblastdifferentiering till retikulocyt , som fungerar som den omedelbara prekursorn till erytrocyten [60] . Under påverkan av vissa mutagener kan omogna erytrocyter som innehåller mikrokärnor släppas ut i blodet [61] [62] .

De flesta protister har bara en kärna; hos protister, som kännetecknas av en komplex livscykel (till exempel har representanter för typen apicomplexa (Apicomplexa) mononukleära och multinukleära stadier [63] .

Flerkärniga protistceller

I ett antal protistgrupper har celler flera kärnor under hela livet; samtidigt kan polynukleära former av protister nå stora storlekar, i storleksordningen flera centimeter i diameter (i undantagsfall upp till en meter eller mer) [64] . Således har de flesta medlemmar av Diplomonad- ordningen , och i synnerhet Giardia , de  välkända tarmparasiterna hos däggdjur och fåglar från släktet Giardia  , två funktionellt ekvivalenta kärnor som ärvs oberoende av varandra under mitos [65] [66] . Hos representanter för släktet Stephanopogon (typ Percolozoa [67] ), innehåller cellen från 2 till 16 identiska kärnor. Hos flagellater från opalinklassen ( Opalinea ) innehåller cellerna även flera identiska kärnor; deras antal varierar avsevärt i olika skeden av livscykeln för opaliner. Vissa representanter för ordningen Oxymonadida har många kärnor, och antalet kärnor motsvarar antalet mastigantkomplex som finns i cellen [68] .

Kloroplasterna från kryptofyt- och klorakniofytalger innehåller en nukleomorf  , en reducerad kärna av en fototrofisk endosymbiont som inkorporerats av dessa algers förfäder under sekundär endosymbios ( rödalger inkorporerades i och grönalger inkorporerades i Cryptophyta 9 ] Chlorarachnea .

I ciliater och vissa foraminifer observeras fenomenet nukleär dualism, där två typer av kärnor finns i cellen: generativ mikrokärna och vegetativ makrokärna . Samtidigt är verklig nukleär dualism, där cellen innehåller en eller flera små mikrokärnor och en eller flera stora makrokärnor, karakteristisk för ciliater och vissa stadier (agamonts) hos vissa foraminifer (till exempel i Rotaliella heterokaryotica ) [63] ; i allmänhet innehåller celler eller plasmodier av foraminifer från ett till flera tusen kärnor [70] . I ciliatcellerna kan det finnas antingen en eller flera mikrokärnor; detta gäller även för makrokärnor. Mikrokärnor är diploida , och det är i dem som genetisk rekombination sker. Macronuclei, å andra sidan, kännetecknas av en hög nivå av genamplifiering (till exempel i Paramecium tetraurelia är makronukleus ploidinivån 1000–2000); i ciliater från klassen Karyorelictea innehåller emellertid mikro- och makrokärnor nästan samma diploida DNA-uppsättning. Makronuki är ansvariga för cellulär metabolism och är platsen för RNA-syntes. Under celldelning urartar vanligtvis gamla makrokärnor, medan nya utvecklas genom att modifiera mikrokärnor [71] . Differentiering av kärnor till generativa och vegetativa sker också i myxosporidium (Myxosporea) och de flesta acantharia (Acantharea); i den senare sker sådan differentiering före encystation : en polyploid kärna ger upphov till först vegetativa kärnor och sedan generativa kärnor, vars antal i cellen når hundratals till följd av upprepade delningar [72] [73] .

Flerkärniga celler av högre eukaryoter

Närvaron av två kärnor i mycelcellerna hos svampar (särskilt i de som bildar mykorrhiza [74] ) och i celler som i moderna klassificeringar liknar mikrosporidiesvampar är också vanligt . Detta fenomen är känt som dikaryon , eller diplokaryon [75] . De icke-septata hyfer som finns i många svampar är också i huvudsak gigantiska multinukleära celler [76] .

I fröväxter är uppkomsten av flerkärniga celler också möjligt. Till exempel, celler av endosperm av angiosperms (efter dubbel befruktning ) och den kvinnliga gametophyten av gymnosperms (efter meios ) passerar genom det multinukleära utvecklingsstadiet . I ett antal fall är uppkomsten av vävnader med flerkärniga celler resultatet av en mekanisk eller biokemisk effekt på värdväxtorganismen orsakad av parasitiska insekter [77] . I många angiospermer är cellerna i tapetum  , ett lager i ståndarknappen som ansvarar för att förse pollenkorn med näringsämnen, flerkärniga [78] .

Hos människor och andra ryggradsdjur smälter skelettmuskelceller ( myocyter ) samman och bildar ett flerkärnigt syncytium . I den skjuts kärnorna till periferin, vilket gör det möjligt att ockupera det inre utrymmet med kontraktila myofibriller [6] . Osteoklaster är också flerkärniga  celler i benvävnaden hos ryggradsdjur som är ansvariga för dess resorption ; Normalt hos däggdjur innehåller de från 2 till 30 kärnor (i genomsnitt från 3 till 10), och i vissa sjukdomar som åtföljs av en ökning av benresorption (med Paget-Schroetters syndrom , reumatoid artrit , etc.), osteoklaster ökning i storlek och antalet kärnor i dem ökar (med Paget-Schroetters syndrom kan de innehålla upp till 100 kärnor) [79] . Flerkärniga celler hos människor och djur kan också bildas under andra patologiska processer. Således sker sammansmältningen av en makrofag och en monocyt med bildandet av gigantiska multinukleära celler under inflammation [80] och kan också indikera bildandet av en tumör [81] .

Ursprunget för kärnan

Cellkärnan är den viktigaste egenskapen hos eukaryota organismer, som skiljer dem från bakterier och arkéer . Trots betydande framsteg inom cytologi och molekylärbiologi har ursprunget till kärnan inte klarlagts och är föremål för vetenskaplig kontrovers. Fyra huvudhypoteser för ursprunget till cellkärnan har lagts fram, men ingen av dem har fått brett stöd [82] .

En hypotes känd som den syntropiska modellen antyder att kärnan uppstod från ett symbiotiskt förhållande mellan arkaea och bakterier (varken arkaea eller bakterier har välformade cellkärnor). Enligt denna hypotes uppstod symbiosen när en forntida archaea (liknande modern metanogen archaea ) gick in i en bakterie (liknande moderna myxobakterier ). Därefter reducerades archaea till cellkärnan hos moderna eukaryoter. Denna hypotes liknar de praktiskt bevisade teorierna om ursprunget till mitokondrier och kloroplaster , som uppstod som ett resultat av endosymbios av proto-eukaryoter och aeroba bakterier [83] . Som bevis för denna hypotes övervägs närvaron av identiska gener i eukaryoter och archaea (särskilt histongener ). Dessutom rör sig myxobakterier snabbt, kan bilda flercelliga strukturer och har kinaser och G-proteiner nära eukaryota [84] .

Enligt den andra hypotesen utvecklades den proto-eukaryota cellen från bakterier utan endosymbiosstadiet. Bevis för modellen är förekomsten av moderna bakterier från Planctomycetes- gruppen , som har kärnstrukturer med primitiva porer och andra cellavdelningar begränsade av membran (inget liknande har hittats i andra prokaryoter) [85] .

Enligt hypotesen om viral eukaryogenes uppstod den membranomgivna kärnan, liksom andra eukaryota element, som ett resultat av infektion av en prokaryotisk cell med ett virus. Detta antagande är baserat på förekomsten av gemensamma drag i eukaryoter och vissa virus, nämligen genomet av linjära DNA-kedjor, mRNA- kapsling och tät bindning av genomet till proteiner ( eukaryota histoner accepteras som analoger av virala DNA-bindande proteiner). Enligt en version uppstod kärnan under fagocytos (absorption) av ett stort DNA-innehållande virus av cellen [86] . Enligt en annan version härstammar eukaryoter från forntida arkéer infekterade med poxvirus . Denna hypotes är baserad på likheten mellan DNA-polymeraset hos moderna poxvirus och eukaryoter [87] [88] . Det föreslås också att den olösta frågan om ursprunget till kön och sexuell reproduktion kan vara relaterad till viral eukaryogenes [89] .

Den fjärde och nyaste hypotesen, kallad exomembranhypotesen, säger att kärnan härstammar från en enda cell som utvecklats för att utveckla ett andra yttre cellmembran; det primära cellmembranet förvandlades sedan till ett kärnmembran, och ett komplext system av porstrukturer ( kärnporer ) bildades i det för transport av cellkomponenter syntetiserade inuti kärnan [90] .

Klinisk betydelse

Mutationer som påverkar proteinerna i olika komponenter i kärnan leder ofta till sjukdomar. Således, mutationer som påverkar laminerna, vilket resulterar i abnormiteter i sammansättningen av nukleära lamina-filament, ligger till grund för en grupp sällsynta ärftliga sjukdomar som kallas laminopatier . Den mest studerade gruppen av laminopatier, som verkar under det allmänna namnet progeria . För tidigt åldrande observeras hos patienter med progeri, men den biokemiska grunden för denna fenotyp är oklar [92] .

Närvaron i blodet av antikroppar mot vissa kromatinproteiner, såsom nukleosomala komplex, orsakar autoimmuna sjukdomar  , såsom systemisk lupus erythematosus [93] . Dessa antikroppar är kända som antinukleära antikroppar , och deras närvaro kan också vara associerad med multipel skleros som en del av en allmän störning i immunsystemet . Liksom med progeria är den biokemiska grunden för dessa symtom oklar [94] .

Mutationer i nukleolära proteiner leder ofta till olika cancerformer [95] . Om nukleolus uppvisar defekter i ribosombildning, då sjukdomar som kallas ribosomopatier [96] observeras . Störningar i andra nukleära kroppar kan också leda till sjukdomar. Således upptäcks ofta förekomsten av små stavar i kärnan i fall av icke-crimson myopati . Denna sjukdom orsakas av mutationer i aktingenen och själva stavarna är sammansatta av muterat aktin och andra cytoskelettproteiner [97] .

Normalt fungerar kärnhöljet som en barriär som hindrar olika virus från att komma in i kärnan. Vissa virus kräver proteiner i kärnan för att replikera och/eller monteras. Sammansättningen och replikeringen av DNA-innehållande virus (till exempel herpesvirus ) sker inuti kärnan, och virionerna lämnar den och knoppar från det inre kärnmembranet. Denna process åtföljs av demontering av kärnskiktet från den sida av det inre kärnmembranet som vetter mot kärnan [16] .

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 Cassimeris, Lingappa, Plopper, 2016 , sid. 406.
  2. ↑ Leeuwenhoek, A. van. . Opera Omnia, seu Arcana Naturae ope exactissimorum Microscopiorum detecta, experimentis variis comprobata, Epistolis ad varios illustres viros. J. Arnold et Delphis, A. Beman, Lugdinum Batavorum 1719-1730. Citerad efter: Dieter Gerlach, Geschichte der Mikroskopie. - Frankfurt am Main: Verlag Harri Deutsch, 2009. - ISBN 978-3-8171-1781-9 .
  3. ↑ Harris H. . Cellens födelse. - New Haven: Yale University Press, 1999. - xii + 212 s. — ISBN 0-300-07384-4 .
  4. ↑ Brown, Robert. On the Organs and Mode of Fecundation of Orchidex and Asclepiadea // Diverse botaniska arbeten, I. - 1866. - S. 511-514.
  5. ↑ 1 2 Cremer, Thomas. . Von der Zellenlehre zur Chromosomenteorie. -Berlin e. a.: Springer Verlag, 1985. - 384 S. - (Veröffentlichungen aus der Forschungsstelle für Theoretische Pathologie der Heidelberger Akademie der Wissenschaften). — ISBN 3-540-13987-7 .
  6. ↑ 1 2 3 4 5 6 Lodish H., Berk A., Matsudaira P., Kaiser C. A., Krieger M., Scott M. P., Zipursky S. L., Darnell J. . Molekylär cellbiologi. 5:e upplagan . - N. Y. : W. H. Freeman, 2004. - ISBN 0-7167-2672-6 .
  7. ↑ 1 2 3 4 Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. . Cellens molekylärbiologi. 4:e upplagan. - Garland Science, 2002.  - Kapitel 4, sid. 191–234.
  8. ↑ Clegg J. S.  Egenskaper och metabolism av den vattenhaltiga cytoplasman och dess gränser  // The American Journal of Physiology. - 1984. - Vol. 246, nr. 2 (punkt 2). - S. 133-151. — PMID 6364846 .
  9. ↑ Paine P. L., Moore L. C., Horowitz S. B.  Nuclear Envelope Permeability  // Nature . - 1975. - Vol. 254, nr. 5496. - S. 109-114. - doi : 10.1038/254109a0 . — PMID 1117994 .
  10. ↑ Cassimeris, Lingappa, Plopper, 2016 , sid. 418.
  11. ↑ Rhoades R., Pflanzer R. G. . mänsklig psykologi. 3:e upplagan . - Fort Worth: Saunders College Publishing, 1996. - xxx + 978 sid. — ISBN 0-030-05159-2 .
  12. ↑ Shulga N., Mosammaparast N., Wozniak R., Goldfarb D. S.  Yeast Nucleoporins Involved in Passive Nuclear Envelope Permeability  // The Journal of Cell Biology. - 2000. - Vol. 149, nr. 5. - P. 1027-1038. — PMID 10831607 .
  13. ↑ 1 2 3 Pemberton L. F., Paschal B. M.  Mechanisms of Receptor-Mediated Nuclear Import and Nuclear Export  // Traffic (Köpenhamn, Danmark). - 2005. - Vol. 6, nr. 3. - s. 187-198. - doi : 10.1111/j.1600-0854.2005.00270.x . — PMID 15702987 .
  14. ↑ Stuurman N., Heins S., Aebi U.  Nuclear Lamins: deras struktur, sammansättning och interaktioner  // Journal of Structural Biology. - 1998. - Vol. 122, nr. 1-2. - S. 42-66. - doi : 10.1006/jsbi.1998.3987 . — PMID 9724605 .
  15. ↑ Goldman A. E., Moir R. D., Montag-Lowy M., Stewart M., Goldman R. D.  Pathway of Incorporation of Microinjected Lamin A into the Nuclear Envelope  // The Journal of Cell Biology. - 1992. - Vol. 119, nr. 4. - s. 725-735. — PMID 1429833 .
  16. ↑ 1 2 3 Goldman R. D., Gruenbaum Y., Moir R. D., Shumaker D. K., Spann T. P.  Nuclear Lamins: Building Blocks of Nuclear Architecture  // Genes & Development. - 2002. - Vol. 16, nr. 5. - P. 533-547. - doi : 10.1101/gad.960502 . — PMID 11877373 .
  17. ↑ Moir R. D., Yoon M., Khuon S., Goldman R. D.  Nuclear Lamins A och B1: Different Pathways of Assembly under Nuclear Envelope Formation in Living Cells  // The Journal of Cell Biology. - 2000. - Vol. 151, nr. 6. - P. 1155-1168. — PMID 11121432 .
  18. ↑ Spann T. P., Goldman A. E., Wang Chen, Huang Sui, Goldman R. D.  Ändring av Nuclear Lamin Organisation hämmar RNA-polymeras II-beroende transkription  // The Journal of Cell Biology. - 2002. - Vol. 156, nr. 4. - P. 603-608. - doi : 10.1083/jcb.200112047 . — PMID 11854306 .
  19. ↑ 1 2 Ehrenhofer-Murray A. E.  Kromatindynamik vid DNA-replikation, transkription och reparation  // European Journal of Biochemistry. - 2004. - Vol. 271, nr. 12. - P. 2335-2349. - doi : 10.1111/j.1432-1033.2004.04162.x . — PMID 15182349 .
  20. ↑ Grigoryev S. A., Bulynko Y. A., Popova E. Y.  The End justerar medel: Heterochromatin Remodeling under terminal celldifferentiering  // Kromosomforskning. - 2006. - Vol. 14, nr. 1. - S. 53-69. - doi : 10.1007/s10577-005-1021-6 . — PMID 16506096 .
  21. ↑ Schardin M., Cremer T., Hager H. D., Lang M.  Specifik färgning av mänskliga kromosomer i kinesisk hamster x man hybridcellinjer påvisar interfaskromosomterritorier  // Human Genetics. - 1985. - Vol. 71, nr. 4. - s. 281-287. — PMID 2416668 .
  22. ↑ Lamond A. I., Earnshaw W. C.  Structure and Function in the Nucleus  // Science . - 1998. - Vol. 280, nr. 5363.-P. 547-553. — PMID 9554838 .
  23. ↑ Kurz A., Lampel S., Nickolenko J. E., Bradl J., Benner A., ​​​​Zirbel R. M., Cremer T., Lichter P.  Aktiva och inaktiva gener lokaliseras företrädesvis i kromosomterritoriernas periferi  // The Journal of Cell Biologi. - 1996. - Vol. 135, nr. 5. - P. 1195-1205. — PMID 8947544 .
  24. ↑ Cassimeris, Lingappa, Plopper, 2016 , sid. 410.
  25. ↑ The Nucleus, 2011 , sid. 311, 313.
  26. ↑ Hernandez-Verdun D.  Nucleolus: från struktur till dynamik  // Histokemi och cellbiologi. - 2006. - Vol. 125, nr. 1-2. - S. 127-137. - doi : 10.1007/s00418-005-0046-4 . — PMID 16328431 .
  27. ↑ 1 2 Lamond A. I., Sleeman J. E.  Nuclear Substructure and Dynamics  // Current Biology. - 2003. - Vol. 13, nr. 21. - P. 825-828. — PMID 14588256 .
  28. ↑ 1 2 The Nucleus, 2011 , sid. 235.
  29. ↑ The Nucleus, 2011 , sid. 239.
  30. ↑ Dundr M., Misteli T.  Functional Architecture in the Cell Nucleus  // The Biochemical Journal. - 2001. - Vol. 356, Pt. 2. - P. 297-310. — PMID 11368755 .
  31. ↑ 1 2 Lallemand-Breitenbach V., de Thé H.  PML Nuclear Bodies  // Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. - 2010. - Vol. 2, nr. 5. - P. a000661. - doi : 10.1101/cshperspect.a000661 . — PMID 20452955 .
  32. ↑ 1 2 Lamond A. I., Spector D. L.  Nuclear Speckles: a Model for Nuclear Organelles  // Nature Reviews. Molekylär cellbiologi. - 2003. - Vol. 4, nr. 8. - P. 605-612. - doi : 10.1038/nrm1172 . — PMID 12923522 .
  33. ↑ Tripathi K., Parnaik V. K.  Differential Dynamics of Splicing Factor SC35 Under the Cell Cycle  // Journal of Biosciences. - 2008. - Vol. 33, nr. 3. - s. 345-354. — PMID 19005234 .
  34. ↑ Tripathi K., Parnaik V. K.  Differential Dynamics of Splicing Factor SC35 Under the Cell Cycle  // Journal of Biosciences. - 2008. - Vol. 33, nr. 3. - s. 345-354. — PMID 19005234 .
  35. ↑ Handwerger K. E., Gall J. G.  Subnuclear Organelles: New Insights into Form and Function  // Trends in Cell Biology. - 2006. - Vol. 16, nr. 1. - P. 19-26. - doi : 10.1016/j.tcb.2005.11.005 . — PMID 16325406 .
  36. ↑ Cellulär komponent - Nucleus speckle . // UniProt: UniProtKB. Hämtad 30 augusti 2013. Arkiverad från originalet 13 november 2012.
  37. ↑ Gall J. G., Bellini M., Wu Zheng'an, Murphy C.  Assembly of the Nuclear Transcription and Processing Machinery: Cajal Bodies (coiled Bodies) and Transcriptosomes  // Molecular Biology of the Cell. - 1999. - Vol. 10, nr. 12. - P. 4385-4402. — PMID 10588665 .
  38. ↑ Matera A. G., Terns R. M., Terns M. P.  Non-coding RNAs: Lessons from the Small Nuclear and Small Nucleolar RNAs  // Nature Reviews. Molekylär cellbiologi. - 2007. - Vol. 8, nr. 3. - P. 209-220. - doi : 10.1038/nrm2124 . — PMID 17318225 .
  39. ↑ 1 2 3 Fox A. H., Lam Yun Wah, Leung A. K. L., Lyon C. E., Andersen J., Mann M., Lamond A. I.  Paraspeckles: a Novel Nuclear Domain  // Current Biology. - 2002. - Vol. 12, nr. 1. - S. 13-25. — PMID 11790299 .
  40. ↑ 1 2 Fox A. H., Bond C. S., Lamond A. I.  P54nrb bildar en heterodimer med PSP1 som lokaliseras till paraprickar på ett RNA-beroende sätt  // Molecular Biology of the Cell. - 2005. - Vol. 16, nr. 11. - P. 5304-5315. - doi : 10.1091/mbc.E05-06-0587 . — PMID 16148043 .
  41. ↑ The Nucleus, 2011 , sid. 274.
  42. ↑ Pollock C., Huang Sui.  The Perinucleolar Compartment  // Journal of Cellular Biochemistry. - 2009. - Vol. 107, nr. 2. - S. 189-193. - doi : 10.1002/jcb.22107 . — PMID 19288520 .
  43. ↑ The Nucleus, 2011 , sid. 264.
  44. ↑ The Nucleus, 2011 , sid. 288.
  45. ↑ The Nucleus, 2011 , sid. 300.
  46. ↑ The Nucleus, 2011 , sid. 301.
  47. ↑ Cassimeris L., Lingappa V. R., Plopper D. . Celler enligt Lewin. - M . : Kunskapslaboratoriet, 2016. - S. 407. - 1056 sid. - ISBN 978-5-906828-23-1 .
  48. ↑ Lehninger A. L., Nelson D. L., Cox M. M. . Lehningers principer för biokemi. 3:e upplagan. - New York: Worth Publishers, 2000. - xxix + 1152 sid.
  49. ↑ Moreno F., Ahuatzi D., Riera A., Palomino C. A., Herrero P.  Glucose Sensing through the Hxk2-dependent Signaling Pathway  // Biochemical Society Transactions. - 2005. - Vol. 33, Pt. 1. - S. 265-268. - doi : 10.1042/BST0330265 . — PMID 15667322 .
  50. ↑ 1 2 Görlich D., Kutay U.  Transport mellan cellkärnan och cytoplasman  // Annual Review of Cell and Developmental Biology. - 1999. - Vol. 15. - P. 607-660. - doi : 10.1146/annurev.cellbio.15.1.607 . — PMID 10611974 .
  51. ↑ Nicolini C.A. Genomstruktur och funktion: från kromosomkarakterisering till genteknologi. - Springer, 1997. - ISBN 0-7923-4565-7 .
  52. ↑ Izaurralde E., Adam S.  Transport av makromolekyler mellan kärnan och cytoplasman  // RNA (New York, NY). - 1998. - Vol. 4, nr. 4. - s. 351-364. — PMID 9630243 .
  53. ↑ Cole C. N., Scarcelli J. J. Transport av budbärar-RNA från kärnan till cytoplasman  // Current Opinion in Cell Biology. - 2006. - Vol. 18, nr. 3. - s. 299-306. - doi : 10.1016/j.ceb.2006.04.006 . — PMID 16682182 .
  54. ↑ Boulikas T.  Fosforylering av transkriptionsfaktorer och kontroll av cellcykeln  // Kritiska recensioner i eukaryot genuttryck. - 1995. - Vol. 5, nr. 1. - S. 1-77. — PMID 7549180 .
  55. ↑ Steen R. L., Collas P.  Misstargeting av B-typ Lamins vid slutet av mitos: Implikationer på cellöverlevnad och reglering av Lamins A/C Expression  // The Journal of Cell Biology. - 2001. - Vol. 153, nr. 3. - P. 621-626. — PMID 11331311 .
  56. ↑ Protister: en guide till zoologi. Del 1 / Kap. ed. A. F. Alimov . - St Petersburg. : Nauka , 2000. - 679 sid. — ISBN 5-02-025864-4 .  - S. 157.
  57. ↑ 1 2 Belyakova G. A., Dyakov Yu. T., Tarasov K. L. . Botanik: i 4 vol. T. 2. - M . : Förlag. Center "Academy", 2006. - 320 s. - ISBN 978-5-7695-2750-1 .  - S. 145-146.
  58. ↑ Houseman et al., 2010 , sid. 121.
  59. ↑ Houseman et al., 2010 , sid. 34.
  60. ↑ Skutelsky E., Danon D.  Jämförande studie av nukleär utvisning från den sena erytroblasten och cytokinesen  // Experimentell cellforskning. - 1970. - Vol. 60, nej. 3. - s. 427-436. — PMID 5422968 .
  61. ↑ Torous D. K., Dertinger S. D., Hall N. E., Tometsko C. R.  Uppräkning av mikrokärnförsedda retikulocyter i perifert blod från råtta: en flödescytometrisk studie  // Mutationsforskning. - 2000. - Vol. 465, nr. 1-2. - S. 91-99. — PMID 10708974 .
  62. ↑ Hutter K. J., Stöhr M.  Snabb detektion av mutageninducerade mikronukleära erytrocyter genom flödescytometri  // Histochemistry. - 1982. - Vol. 75, nr. 3. - s. 353-362. — PMID 7141888 .
  63. ↑ 1 2 Houseman et al., 2010 , sid. 336.
  64. ↑ Houseman et al., 2010 , sid. 34, 42.
  65. ↑ Adam R. D.  Biology of Giardia spp.  // Mikrobiologiska recensioner. - 1991. - Vol. 55, nr. 4. - P. 706-732. — PMID 1779932 .
  66. ↑ Poxleitner M. K., Carpenter M. L., Mancuso J. J., Wang C. J., Dawson S. C., Cande W. Z.  Bevis för karyogami och utbyte av genetiskt material i den binukleära tarmparasiten Giardia intestinalis  // Science . - 2008. - Vol. 319, nr. 5869. - P. 1530-1533. - doi : 10.1126/science.1153752 . — PMID 18339940 .
  67. ↑ Cavalier-Smith T.  Den utgrävda protozofilan Metamonada Grassé emend. (Anaeromonadea, Parabasalia, Carpediemonas, Eopharyngia) och Loukozoa emend. (Jakobea, Malawimonas ): deras evolutionära affiniteter och nya högre taxa  // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. - 2003. - Vol. 53, nr. 6. - P. 1741-1758. - doi : 10.1099/ijs.0.02548-0 . — PMID 14657102 .
  68. ↑ Houseman et al., 2010 , sid. 70, 91, 97-100.
  69. ↑ Houseman et al., 2010 , sid. 95, 181.
  70. ↑ Houseman et al., 2010 , sid. 34, 183, 336.
  71. ↑ Houseman et al., 2010 , sid. 150-151, 155, 345.
  72. ↑ Zettler L. A., Sogin M. L., Caron D. A.  Phylogenetic relations between Acantharea and the Polycystinea: a molecular perspective on Haeckel's Radiolaria  // Proc. Nat. Acad. sci. USA . - 1997. - Vol. 94, nr. 21. - P. 11411-11416. — PMID 9326623 .
  73. ↑ Karpov S. A. . Strukturen av protistcellen. - St Petersburg. : TESSA, 2001. - 384 sid. - ISBN 5-94086-010-9 .  - S. 257.
  74. ↑ Horton T. R.  Antalet kärnor i basidiosporer av 63 arter av ectomycorrhizal Homobasidiomycetes  // Mycology. - 2006. - Vol. 98, nr. 2. - S. 233-238. - doi : 10.3852/mycology.98.2.233 . — PMID 16894968 .
  75. ↑ Houseman et al., 2010 , sid. 34, 216.
  76. ↑ Maheshwari R.  Nukleärt beteende i svamphyfer  // FEMS mikrobiologibokstäver. - 2005. - Vol. 249, nr. 1. - S. 7-14. - doi : 10.1016/j.femsle.2005.06.031 . — PMID 16002240 .
  77. ↑ Aderkas P. von, Rouault G., Wagner R., Chiwocha S., Roques A.  Multinucleate lagringsceller i Douglas-gran ( Pseudotsuga menziesii (Mirbel) Franco) och effekten av fröparasitism av kalken Megastigmus spermotrophus Wachtl  // Ärftlighet. - 2005. - Vol. 94, nr. 6. - P. 616-622. - doi : 10.1038/sj.hdy.6800670 . — PMID 15829985 .
  78. ↑ Furness C. A., Rudall P. J.  Pollen och ståndarknappar i monokotsystematik  // Grana. - 2001. - Vol. 40, nej. 1-2. - S. 17-25. — ISSN 0017-3134 . - doi : 10.1080/00173130152591840 .
  79. ↑ Rita L. Lees R. L., Heersche J. N. M.  Skillnader i reglering av pH i i stora (≥10 kärnor) och små (≤5 kärnor) osteoklaster  // American Journal of Physiology - Cell Physiology. - 2000. - Vol. 279, nr. 3. - P. C751-C761.
  80. ↑ McInnes A., Rennick D. M. Interleukin 4 inducerar odlade monocyter/makrofager för att bilda gigantiska multinukleära celler  // The Journal of Experimental Medicine. - 1988. - Vol. 167, nr. 2. - P. 598-611. — PMID 3258008 .
  81. ↑ Goldring S. R., Roelke M. S., Petrison K. K., Bhan A. K.  Human jättecelltumörer för benidentifiering och karakterisering av celltyper  // The Journal of Clinical Investigation. - 1987. - Vol. 79, nr. 2. - P. 483-491. - doi : 10.1172/JCI112838 . — PMID 3027126 .
  82. ↑ Pennisi E.  Evolutionär biologi. Kärnans födelse  // Vetenskap . - 2004. - Vol. 305, nr. 5685.-P. 766-768. - doi : 10.1126/science.305.5685.766 . — PMID 15297641 .
  83. ↑ Margulis L.  . Symbios i cellevolution. - San Francisco: W. H. Freeman & Company, 1981. - 419 sid. — ISBN 0-7167-1256-3 .  - S. 206-227.
  84. ↑ López-García P., Moreira D.  Selektiva krafter för ursprunget till den eukaryota kärnan  // BioEssays: News and Reviews in Molecular, Cellular and Developmental Biology. - 2006. - Vol. 28, nr. 5. - P. 525-533. doi : 10.1002 / bies.20413 . — PMID 16615090 .
  85. ↑ Fuerst J. A.  Intracellulär kompartmentering i Planctomycetes  // Annual Review of Microbiology. - 2005. - Vol. 59. - s. 299-328. - doi : 10.1146/annurev.micro.59.030804.121258 . — PMID 15910279 .
  86. ↑ Bell P. J.  Viral eukaryogenes: var kärnans förfader ett komplext DNA-virus?  // Journal of Molecular Evolution. - 2001. - Vol. 53, nr. 3. - S. 251-256. - doi : 10.1007/s002390010215 . — PMID 11523012 .
  87. ↑ Takemura M.  Poxvirus och ursprunget till den eukaryota kärnan  // Journal of Molecular Evolution. - 2001. - Vol. 52, nr. 5. - P. 419-425. - doi : 10.1007/s002390010171 . — PMID 11443345 .
  88. ↑ Villarreal L. P., DeFilippis V. R.  En hypotes för DNA-virus som ursprunget till eukaryota replikationsproteiner  // Journal of Virology. - 2000. - Vol. 74, nr. 15. - P. 7079-7084. — PMID 10888648 .
  89. ↑ Bell P. J.  Sex and the Eukaryotic Cell Cycle är förenlig med en viral Ancestry for the Eukaryotic Nucleus  // Journal of Theoretical Biology. - 2006. - Vol. 243, nr. 1. - S. 54-63. - doi : 10.1016/j.jtbi.2006.05.015 . — PMID 16846615 .
  90. ↑ de Roos A. D. Ursprunget till den eukaryota cellen baserat på bevarande av befintliga gränssnitt  // Artificiellt liv. - 2006. - Vol. 12, nr. 4. - P. 513-523. - doi : 10.1162/artl.2006.12.4.513 . — PMID 16953783 .
  91. ↑ Paradisi M., McClintock D., Boguslavsky R. L., Pedicelli C., Worman H. J., Djabali K.  Dermal Fibroblasts in Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome with the Lamin A G608G Mutation Har dysmorfiska kärnor och är biologiöverkänsliga för stressceller  //BMCat. . - 2005. - Vol. 6. - P. 27. - doi : 10.1186/1471-2121-6-27 . — PMID 15982412 .
  92. ↑ Mounkes L. C., Stewart C. L.  Aging and Nuclear Organization: Lamins and Progeria  // Current Opinion in Cell Biology. - 2004. - Vol. 16, nr. 3. - s. 322-327. - doi : 10.1016/j.ceb.2004.03.009 . — PMID 15145358 .
  93. ↑ Rothfield N. F., Stollar B. D.  Relationen mellan immunoglobulinklass, mönster av anti-nukleära antikroppar och komplementfixerande antikroppar mot DNA i sera från patienter med systemisk lupus erythematosus  // The Journal of Clinical Investigation. - 1967. - Vol. 46, nr. 11. - P. 1785-1794. - doi : 10.1172/JCI105669 . — PMID 4168731 .
  94. ↑ Barned S., Goodman A. D., Mattson D. H.  Frekvens av anti-nukleära antikroppar vid multipel skleros  // Neurology. - 1995. - Vol. 45, nr. 2. - s. 384-385. — PMID 7854544 .
  95. ↑ Proteins of the Nucleolus, 2013 , sid. 292.
  96. ↑ The Nucleolus, 2011 , sid. 168.
  97. ↑ Goebel H. H., Warlo I.  Nemaline Myopathy with Intranuclear Rods — Intranuclear Rod Myopathy  // Neuromuscular Disorders. - 1997. - Vol. 7, nr. 1. - P. 13-19. - doi : 10.1016/S0960-8966(96)00404-X . — PMID 9132135 .

Litteratur

  Gå till Wikidata-objektet  Tematiska platser
Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger
 cell nucleus.svg cellkärnan
Kärnmembran /
Nukleär lamina
nukleolus
Övrig
PML-kroppar
SMC-proteiner
Övergångsnukleära
proteiner
  eukaryota cellorganeller _
endomembransystem
cytoskelett
Endosymbionter
Andra inre organeller
Externa organeller