Nucléolo - Nucleolus

Nucléolo contido no núcleo da célula
Biologia Celular
Diagrama de célula animal
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Componentes de uma célula animal típica:
  1. Nucléolo
  2. Núcleo
  3. Ribossomo (pontos como parte de 5)
  4. Vesícula
  5. Retículo endoplasmatico rugoso
  6. Aparelho de Golgi (ou corpo de Golgi)
  7. Citoesqueleto
  8. Retículo endoplasmático liso
  9. Mitocôndria
  10. Vacúolo
  11. Citosol (fluido que contém organelas ; com o qual, compreende o citoplasma )
  12. Lisossoma
  13. Centrossoma
  14. Membrana celular

O nucléolo ( / n u -, nj u k l i ə l ə s , - k l i oʊ l ə s / , plural: nucléolos / - l aɪ / ) é a maior estrutura do núcleo de eucariotas células . É mais conhecido como o local da biogênese dos ribossomos . Os nucléolos também participam da formação de partículas de reconhecimento de sinais e desempenham um papel na resposta da célula ao estresse. Os nucléolos são feitos de proteínas , DNA e RNA e se formam em torno de regiões cromossômicas específicas, chamadas de regiões organizadoras de nucléolos . O mau funcionamento do nucléolo pode ser a causa de várias doenças humanas chamadas "nucleolopatias" e o nucléolo está sendo investigado como um alvo para a quimioterapia do câncer .

História

O nucléolo foi identificado por microscopia de campo claro durante a década de 1830. Pouco se sabia sobre a função do nucléolo até 1964, quando um estudo do nucléolo por John Gurdon e Donald Brown na rã africana Xenopus laevis gerou um interesse crescente na função e na estrutura detalhada do nucléolo. Eles descobriram que 25% dos ovos de rã não tinham nucléolo e que esses ovos não eram capazes de viver. Metade dos ovos tinha um nucléolo e 25% tinha dois. Eles concluíram que o nucléolo tinha uma função necessária para a vida. Em 1966, Max L. Birnstiel e colaboradores mostraram por meio de experimentos de hibridização de ácido nucléico que o DNA dentro dos nucléolos codifica para o RNA ribossômico .

Estrutura

Três componentes principais do nucléolo são reconhecidos: o centro fibrilar (FC), o componente fibrilar denso (DFC) e o componente granular (GC). A transcrição do rDNA ocorre no FC. O DFC contém a proteína fibrilarina , importante no processamento do rRNA. O GC contém a proteína nucleofosmina (B23 na imagem externa) que também está envolvida na biogênese do ribossomo .

No entanto, foi proposto que esta organização particular só é observada em eucariotos superiores e que evoluiu de uma organização bipartida com a transição de anamniotas para amniotas . Refletindo o aumento substancial na região intergênica do DNA , um componente fibrilar original teria se separado em FC e DFC.

Núcleo de uma linha celular. Fibrilarina em vermelho. Proteína reguladora da transcrição CTCFL em verde. DNA nuclear em azul.

Outra estrutura identificada em muitos nucléolos (particularmente em plantas) é uma área clara no centro da estrutura conhecida como vacúolo nucleolar. Foi demonstrado que os nucléolos de várias espécies de plantas têm concentrações muito altas de ferro, em contraste com os nucléolos de células humanas e animais.

A ultraestrutura do nucléolo pode ser vista através de um microscópio eletrônico , enquanto a organização e dinâmica podem ser estudadas através da marcação de proteínas fluorescentes e recuperação fluorescente após fotodegradação ( FRAP ). Os anticorpos contra a proteína PAF49 também podem ser usados ​​como um marcador para o nucléolo em experimentos de imunofluorescência.

Embora normalmente apenas um ou dois nucléolos possam ser vistos, uma célula diplóide humana tem dez regiões organizadoras de nucléolos (NORs) e pode ter mais nucléolos. Na maioria das vezes, várias NORs participam de cada nucléolo.

Função e montagem do ribossomo

Artigo principal: Biogênese do ribossomo
Micrografia eletrônica de parte de uma célula HeLa . A imagem é uma captura de tela deste filme , que mostra uma pilha Z da célula.

Na biogênese do ribossomo, duas das três RNA polimerases eucarióticas (pol I e ​​III) são necessárias e funcionam de maneira coordenada. Numa primeira fase, os rRNA genes são transcritos como uma única unidade no nucléolo por ARN polimerase I . Para que essa transcrição ocorra, vários fatores associados à pol I e ​​fatores de ação trans específicos do DNA são necessários. Na levedura , os mais importantes são: UAF ( fator de ativação a montante ), TBP (proteína de ligação TATA-box) e fator de ligação ao núcleo (CBF)) que se ligam a elementos promotores e formam o complexo de pré - iniciação (PIC), que por sua vez é reconhecido por RNA pol. Em humanos, um PIC semelhante é montado com SL1 , o fator de seletividade do promotor (composto de TBP e fatores associados a TBP , ou TAFs), fatores de iniciação da transcrição e UBF (fator de ligação a montante). A RNA polimerase I transcreve a maioria dos transcritos de rRNA 28S, 18S e 5.8S), mas a subunidade 5S rRNA (componente da subunidade ribossômica 60S) é transcrita pela RNA polimerase III.

A transcrição do rRNA produz uma longa molécula precursora (45S pré-rRNA) que ainda contém o ITS e o ETS. É necessário processamento adicional para gerar as moléculas de RNA 18S, 5.8S e 28S. Em eucariotos, as enzimas modificadoras de RNA são levadas aos seus respectivos locais de reconhecimento por interação com RNAs guia, que se ligam a essas sequências específicas. Esses RNAs guia pertencem à classe de pequenos RNAs nucleolares ( snoRNAs ) que são complexados com proteínas e existem como pequenos nucleolares- ribonucleoproteínas ( snoRNPs ). Uma vez que as subunidades de rRNA são processadas, elas estão prontas para serem montadas em subunidades ribossômicas maiores. No entanto, uma molécula de rRNA adicional, o rRNA 5S, também é necessária. Na levedura, a sequência 5S rDNA está localizada no espaçador intergênico e é transcrita no nucléolo por RNA pol.

Em eucariotos superiores e plantas, a situação é mais complexa, pois a sequência de DNA 5S está fora da Região Organizadora do Nucleolo (NOR) e é transcrita pelo RNA pol III no nucleoplasma , após o qual encontra seu caminho no nucléolo para participar da montagem do ribossomo. Essa montagem não envolve apenas o rRNA, mas também as proteínas ribossomais. Os genes que codificam essas proteínas r são transcritos pela pol II no nucleoplasma por uma via "convencional" de síntese de proteínas (transcrição, processamento de pré-mRNA, exportação nuclear de mRNA maduro e tradução em ribossomos citoplasmáticos). As proteínas r maduras são então importadas para o núcleo e, finalmente, para o nucléolo. A associação e a maturação das proteínas rRNA e r resultam na formação das subunidades 40S (pequena) e 60S (grande) do ribossomo completo. Estes são exportados através dos complexos de poros nucleares para o citoplasma, onde permanecem livres ou se associam ao retículo endoplasmático , formando retículo endoplasmático rugoso (RER).

Nas células endometriais humanas, às vezes se forma uma rede de canais nucleolares. A origem e função desta rede ainda não foram claramente identificadas.

Sequestro de proteínas

Além de seu papel na biogênese ribossômica, o nucléolo é conhecido por capturar e imobilizar proteínas, um processo conhecido como detenção nucleolar. As proteínas que são retidas no nucléolo são incapazes de se difundir e interagir com seus parceiros de ligação. Os alvos deste mecanismo regulatório pós-tradução incluem VHL , PML , MDM2 , POLD1 , RelA , HAND1 e hTERT , entre muitos outros. Sabe-se agora que longos RNAs não codificadores originados de regiões intergênicas do nucléolo são responsáveis ​​por esse fenômeno.

Veja também

Referências

Leitura adicional

links externos