Jezgra je obavijena dvostrukom membranom koja je odvaja od citoplazme i održava drugačiji sastav. Jedina komunikacija su kompleksi jezgrinih pora, koji imaju i ulogu u regulaciji ekspresije gena eukariota. Razlikujemo unutarnju i vanjsku jezgrinu membranu. Vanjska na sebi nosi proteine i ona se nastavlja na ER, a lumen između jezgrinih membrana se također nastavlja u lumen ER. Proteini na vanjskoj jezgrinoj membranu vežu se za citoskelet, dok oni na njenoj unutarnjoj na jezgrinu laminu.
Kao i sve ostale membrane i jezgrina se sastoji od dvosloja fosfolipida kroz kojeg mogu prolaziti male nepolarne molekule. Vanjska i unutarnja membrana se spajaju na mjestima gdje se nalaze kompleksi jezgrinih pora, koji omogućuju prolazak malim polarnim molekulama.
Na unutarnju membranu priliježe lamina, koja je građena od vlaknastih proteina (60 – 80 kilodaltona), a nazivaju se lamini. U organizmu sisavca su pronađena tri gena ( A, B i C ), koji kodiraju barem sedam različitih proteina. Stvaranje lamine započinje udruživanjem dvaju lamina ( vlaknasti proteini ), koji stvaraju dimere čije se α-uzvojnice isprepliću. Tako nastala struktura se naziva pletenica. Dimeri se međusobno spajaju i tako nastaju intermedijarni filamenti.
Povezivanje lamina sa unutrašnjom membranom olakšano je posttranslacijskim dodavanjem lipida – prenilacijom c-terminalnog cisteinskog ostatka. Lamini se vežu na specifične proteine na unutarnjoj membrani (emerin) i na receptore lamina B. Lamini su još povezani i sa kromatinom preko H2A i H2B histona, a protežu se u obliku labave mrežu i u unutrašnjost jezgre.
Kompleks jezgrinih pora su velike strukture (30 puta veće od ribosoma), koje se sastoje od oko 30 različitih proteina prisutnih u više kopija. Kroz te pore prolaze male nabijene molekule, ioni i makromolekule (proteini i RNA). RNA tim putem napušta jezgru, kao što proteini bitni za samu jezgru ulaze tim putem.
Postoje dva mehanizma transporta kroz pore. Male nabijene molekule i manji proteini ( 20 – 30 kd ) prolaze slobodno u oba pravca bez utroška energije. Većina proteina i RNA ( veće molekule ) prolaze kroz centralnu poru u kompleksu uz utrošak energije (oni bivaju prepoznati i prebačeni na suprotnu stranu).
Kompleks jezgrinih pora je struktura sa oktogonalnom simetrijom organiziranom oko središnjeg kanala. Sadrži 8 prečki koje su povezani prstenima na citoplazmatskoj i jezgrinoj strani, a svi skupa učvršćeni na mjestu gdje se vanjska i unutarnja membrana sastaju. Na obe strane još strše i proteinski filamenti. Proteini namijenjeni za jezgru imaju jezgrin lokalizacijski slijed (Histoni, DNA/RNA – polimeraza, transkripcijski faktori, faktori prekrajanje) kojeg prepoznaju jezgrini transportni receptori i usmjeruju kroz pore.
Sljedovi za jezgru su kratki odsječci bazičnih aminokiselina (lizin i arginin). Oni mogu biti smješteni jedan do drugog, pa su slični T-antigenu. Sljedovi mogu biti i odvojeni (između njih se nalaze aminokiseline nebitne za signalizaciju), pa ih nazivamo bipartit. Istraživači su proučavali T-antigen majmunskog virusa, koji pokreće replikaciju virusne DNA. Taj signal je odgovoran za lokalizaciju T-antigena u jezgri, pa je preko njega otkriven jezgrin lokalizacijski slijed – Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val. Jezgrine lokalizacijske signale prepoznaju importini. Kretanje makromolekule regulirano je proteinom Ran, koji veže GTP. Ostali primjeri proteina koji vežu GTP su Ras,, Arf i Rab, Rac, Rho i cdc42. Enzimi koji stimuliraju hidrolizu GTP-a u GDP smješteni su na vanjskoj membrani, a enzimi, koji su odgovorni za obrnut proces, na unutarnjoj membrani jezgre.
Ulazak proteina u jezgru započinje vezanjem importina na signalni slijed, a tako nastali kompleks se dalje usmjeruje prema filamentnima. Pomoću proteina nukleoporina, koji sadrži sljedovi Phe-Gly (FG-proteini) i obrubljuju centralni kanal, kompleks ulazi u jezgru. Na jezgrinoj strani se taj kompleks veže na Ran/GDP kompleks i dolazi do otpuštanja importina od proteina. Ran/GTP napušta jezgru gdje se ponovno hidrolizira u ran/GDP (oslobađa importin) i pomoću vlastitog receptora (NTF 2) ponovno ulazi u jezgru.
Proteini namijenjeni za izlazak iz jezgre imaju ne sebi jezgrin izlazni slijed, kojeg prepoznaju eksportini ( iz porodice karioferina ). Eksportini se moraju isto vezati za Ran/GTP kompleks, napuštaju jezgru, dolazi do disocijacije u GDP i eksportin napušta svoj teret i reciklira se (ulazi ponovno u jezgru za novi ciklus).
Transkripcijski faktori mogu regulirati ulazak nekih proteina u jezgru. Oni se vežu u citoplazmi sa određenim proteinom i maskiraju njegov signal za prijenos do jezgrinih pora. Primjer takvog transkripcijskog faktora je NF – ҡB, koji se aktivira na odgovore izvanstaničnih signala. U nestimuliranim stanicama on postoji kao inaktivan kompleks s inhibicijskim proteinom IҡB, a u stimuliranim stanicama je IҡB fosforiliran i razgrađen. Ostali transkripcijski faktori se ne udružuju sa inhibicijskim proteinima, nego su oni regulirani samo fosforilicaijom.
Iz jezgre u citoplazmu izlaze mRNA, rRNA, tRNA i mikroRNA (miRNA) uz utrošak energije. Messenger RNA izlazi pomoću mRNA eksportera, kao što je to NTF2 (nalikuje Ran/GTP transporteru). Molekula RNA izlazi u obliku ribonukleoproteinskog kompleksa ( RNP ). Ribosomske RNA se povezuju sa ribosomskim proteinima, a onda i sa specifičnim proteinima za doradbu RNA u jezgrici. Tako nastale podjedinice 60S i 40S ribosomske podjedinice ( sadrže i jezgrin izlazni signal ) odvojeno napuštaju citoplazmu mehanizmom koji uključuje karioferin Crm1. Transportna RNA i miRNA izlaze pomoću eksportina – t i eksportina – 5, koji se vezuje direktno na RNA. Molekule snRNA i snoRNA funkcioniraju unutar jezgre kao komponente sustava za doradbu RNA. Molekula snRNa napušta jezgru i ponovno se vrača u nju nakon što se vezala sa proteinima i tako formirala funkcionalni snRNA. Crm 1 i ostali transportni proteinski receptori se vežu na 5´7-metilgvanozinske kape snRNA, a snRNa se vrača u jezgru vlastitim slijedom.
Be the first to comment