Pory jądrowe - Polski Serwis Naukowy

Schemat budowy porów jądrowych 1. Otoczka jądrowa 2. Pierścień cytoplazmatyczny 3. Szprychy 4. Koszyk 5. Filamenty

Pory jądrowe - otwory w podwójnej błonie jądrowej, służące do transportu cząsteczek z jądra komórkowego do cytoplazmy albo w przeciwnym kierunku.

W obrębie poru jądrowego znajduje się jądrowy kompleks porowy o średnicy 120-150 nm. Liczba jądrowych kompleksów porowych jest zależna od wieku, aktywności metabolicznej i typu komórki. W hepatocytach znajduje się 3000-7000 porów, a w komórkach o wysokiej aktywności metabolicznej liczba ta sięga 50 mln. Przeciętnie w komórkach eukariotycznych jest 10-20 porów/mm².

Błona jądrowa, otoczka jądrowa, kariolemma (caryotheca, caryolemma, nucleomembrana) - podwójna błona białkowo-lipidowa odgraniczająca wnętrze jądra komórkowego od cytoplazmy.

Jądro komórkowe, nukleus - otoczone błoną organellum obecne we wszystkich komórkach eukariotycznych. Zawiera większość materiału genetycznego komórki, zorganizowanego w postaci wielu pojedynczych, długich nici DNA związanych z dużą ilością białek, na przykład histonowych, które razem tworzą chromosomy. Geny zlokalizowane w chromosomach stanowią genom komórki. Funkcją jądra komórkowego jest przechowywanie i powielanie informacji genetycznej oraz kontrolowanie czynności komórki, poprzez regulowanie ekspresji genów, dlatego właśnie stanowi ono centrum kontroli komórki. Główne struktury, które obecne są w budowie jądra komórkowego to błona jądrowa, podwójna membrana otaczająca całe organellum i oddzielająca je od cytoplazmy oraz blaszka jądrowa, sieć delikatnych włókienek białkowych utworzonych przez laminy, stanowiących rusztowanie dla jądra i nadających mu wytrzymałość mechaniczną. Błona jądrowa jest nieprzepuszczalna dla większości cząsteczek, dlatego obecne są w niej pory jądrowe. Są to kanały przechodzące przez obie błony, umożliwiające transport jonów i innych cząstek. Transport większych cząstek, takich jak białka, jest ściśle kontrolowany i zachodzi na zasadzie transportu aktywnego, kontrolowanego przez białka transportowe. Transport jądrowy jest kluczowy dla funkcjonowania komórki, ponieważ przemieszczanie cząstek poprzez błonę jądrową wymagany jest zarówno przy zarządzaniu ekspresją genów oraz utrzymywaniu chromosomów.

Budowa jądrowego kompleksu porowego

Jądrowy kompleks porowy jest cylindryczną strukturą zbudowaną z trzech współosiowo ułożonych pierścieni:

pierścienia cytoplazmatycznego, w którym zakotwiczonych jest 8 filamentów białkowych o długości do 100 nm,

pierścienia jądrowego (od strony nukleoplazmy)

kompleksu 8 promieniście wpuklających się do kanału segmentów (zrąb podstawowy) przypominających szprychy koła i tworzących kompleks kanału centralnego. Podjednostki sąsiadujących szprych są tak ułożone, że między leżącymi obok siebie szprychami, a błoną jądrową powstaje 8 kanałów peryferycznych (obwodowych), które prawdopodobnie są miejscem dyfuzji biernej jonów i cząsteczek o średnicy do 10 nm.

Przekaźnictwo jądrowo-cytoplazmatyczne

Transport cząsteczek przez kanał centralny jądrowego kompleksu porowego wymaga dostarczenia energii z hydrolizy ATP lub GTP. Przemieszczanie cząsteczek, np. białek z cytoplazmy do jądra można podzielić na kilka etapów:

Nanometr (symbol: nm) – podwielokrotność metra, podstawowej jednostki długości w układzie SI. Jest to jedna miliardowa metra czyli jedna milionowa milimetra. Jeden nanometr równa się zatem 10−9 m. W notacji naukowej można go zapisać jako 1 E-9 m oznaczający 0,000 000 001 × 1 m. Rzadko stosowana jest również stara nazwa milimikron

Nukleoplazma (kariolimfa, dawniej sok jądrowy) – płyn o dużej lepkości i naturze koloidu, w skład którego oprócz wody i substancji drobnocząsteczkowych wchodzą wielkocząsteczkowe związki organiczne (aminokwasy, białka, kwasy nukleinowe itp.). Nukleoplazma wypełnia wnętrze jądra komórkowego i otacza jąderko, chromosomy oraz białka szkieletu jądrowego organizujące chromatynę i przytwierdzające ją do błony jądrowej. Nukleoplazma wypełniona jest siecią włóknisto-ziarnistą, do której należą filamenty aktynowe i laminowe tworzące w jądrze odpowiednik retikulum endoplazmatycznego obecnego w cytoplazmie. Enzymy kariolimfy biorą udział między innymi w replikacji, naprawie i transkrypcji DNA. Obecność licznych rybosomów oraz RNA sprawia, że kariolimfa jest ośrodkiem syntezy różnego typu białek, w tym histonów.

Białko, do którego przyczepiona jest sekwencja sygnałowa (ang. NLS - nuclear localization sequences), łączy się z receptorem cytoplazmy podstawowej.
Kompleks białko przenoszone-sekwencja sygnałowa-receptor przyczepia się do jądrowego kompleksu porowego. Biorą w tym udział białka zwane nukleoporynami, których w strukturach jądrowego kompleksu porowego znajduje się ok. 100.
Przy udziale białkowego nośnika transportującego wahadło (ang. carrier) odbywa się transport dojądrowy.
Uwolniony receptor wraca do cytoplazmy.

Bibliografia

Stanisław Orkisz, Hieronim Bartel: Organizacja i funkcjonowanie jądra komórkowego. W: Seminaria z cytofizjologii dla studentów medycyny, weterynarii i biologii. pod redakcją Jerzego Kawiaka i Macieja Zabla. Wrocław: Wydawnictwo Medyczne Urban i Patrner, 2002. ISBN 83-87944-62-9.