Pengertian dan fungsi nukleolus

Nukleolus adalah organoid yang terdapat dalam sel eukariotik, terutama terkait dengan koordinasi proses reproduksi sel (meskipun mereka menghilang pada awal pembelahan sel) dan untuk mengendalikan proses seluler dasar, karena fakta bahwa mereka mengandung bentangan DNA spesifik, di samping banyak protein yang terkait atau bukan RNAr.

Nukleolus adalah tempat, dalam nukleus, tempat daerah-daerah kromosom berbeda yang mengandung gen untuk bertemu RNA ribosom. Di sini, RNA disintesis dan dikombinasikan dengan protein, untuk membentuk subunit ribosom (mayor dan minor), yang, ketika diarahkan ke sitoplasma melalui pori-pori perpustakaan, dapat menyatukan untuk membentuk ribosom pada saat terjemahan ( sintesis protein).

Mereka adalah sel-sel bulat dengan penampilan seperti sepon, yang dicelupkan langsung ke dalam nukleoplasma, karena mereka tidak memiliki membran di sekitarnya.

Nukleolus memiliki fungsi mengatur ribosom. Semakin besar jumlah dan ukurannya, semakin besar sintesis protein (atau protein) sel. Bagian fibrilar yang padat lebih sentral dan dibentuk oleh RNR (RNA ribosom) dan protein ribosom. Bagian granular lebih perifer dan dibentuk oleh subunit ribosom dalam formasi. Daerah pengorganisasian nukleolus adalah kromatin yang terkait dengan nukleolus, yang dalam pembagiannya dekat dengan satelit (penyempitan kedua) dari kromosom akrosentrik (13, 14, 15, 21 dan 22). Ini bukan struktur kompak, karena invasi nukleoplasma dicatat. Ribosom terbentuk dari protein ribosom, yang diimpor dari sitoplasma dan dikaitkan dengan RNAr.

Sejarah

Nukleolus pertama kali ditemukan oleh naturalis Italia Felice Fontana pada 1774. Deskripsi andal pertama dari nukleolus secara independen dilakukan oleh Rudolf Wagner (1835) dan Gabriel Gustav Valentine (1836 dan 1839). Pada 1898, Thomas Montgomery menerbitkan monograf monumental di nukleolus. Karyanya berisi 346 gambar nuklei dan nukleol yang ditulis tangan dari berbagai objek biologis. Pada tahun 1930-an, beberapa peneliti (S. G. Navashin, Emil Heitz [de], Barbara McClintock) menunjukkan bahwa nukleolus muncul pada bagian khusus kromosom yang disebut pengatur nukleol. Pada tahun 1940-an, RNA terdeteksi dalam nukleolus, yang menjelaskan afinitas nukleolus untuk pewarna alkali karena sifat asam RNA.

Untuk waktu yang lama, fungsi nukleolus tidak jelas; hingga tahun 1950-an, diyakini bahwa zat nukleolus adalah sejenis cadangan yang digunakan dan menghilang selama pembelahan sel. Pada tahun 1960-an, hasil dari serangkaian percobaan fundamental diterbitkan yang menunjukkan bahwa nukleolus adalah tempat biogenesis ribosom. Pada tahun 1969, Oscar Miller dan Barbara Beatty, menggunakan mikroskop elektron, pertama kali memvisualisasikan gen ribosom. Pada tahun-tahun berikutnya, arah utama dalam studi nukleolus adalah studi tentang struktur mereka, proses perakitan ribosom, dan penentuan berbagai komponen struktural ribosom. Pada pergantian abad, data mulai muncul pada fungsi baru nukleolus, sama sekali tidak terkait dengan biogenesis ribosom.

Struktur

Nukleolus adalah struktur nukleus yang terlihat paling mencolok yang ditemukan pada semua organisme eukariotik. Untuk waktu yang lama diyakini bahwa satu-satunya organisme tanpa nukleolus adalah protozoa Giardia lamblia, tetapi baru-baru ini sebuah nukleolus yang sangat kecil juga dijelaskan di dalamnya. Nukleolus adalah struktur sel eukariotik yang paling padat. Kepadatan nukleolus disebabkan oleh kandungan protein yang tinggi (hingga 70-80% dari berat kering). Selain protein, nukleolus mengandung 5-14% RNA dan 2-12% DNA.

Menggunakan metode mikroskop elektron dalam organel non-membran ini, tiga komponen struktural diidentifikasi yang sesuai dengan berbagai tahap biogenesis ribosom: pusat fibrilar (FC), komponen fibrilar padat (PFC), dan komponen granular (HA). Pusat fibrilar dibentuk oleh fibril dengan diameter sekitar 5 nm; sebagian dikelilingi oleh serat padat yang membentuk komponen serat padat. Komponen butiran terdiri dari butiran dengan diameter 15-20 nm. Dalam inti fibroblast manusia, komponen fibrilar yang padat menyumbang 15% dari volume nukleolus, dan komponen granular menyumbang 75%. Dalam nukleolus tumbuhan tingkat tinggi, proporsi PFC secara signifikan lebih tinggi. Dalam nukleolus ragi Saccharomyces cerevisiae, hanya PFC dan HA yang ditemukan. Disarankan bahwa evolusi FC, PFK, dan HA dimulai dengan sistem dua bagian di mana komponen FC dan PFK dicampur [10].

Dalam ragi S. cerevisiae, nukleolus secara intens menghubungi membran nuklir. Pada eukariota yang lebih tinggi, nukleolus terletak pada atau berdekatan dengan membran nuklir. Dalam sel HeLa, tonjolan membran nukleus membentuk beberapa saluran nukleolus, yang secara langsung menghubungi nukleolus yang terletak di pusat nukleus. Fungsi saluran ini tidak diketahui. Nuclei juga berinteraksi dengan lamin nuklir, dan laminasi terlibat dalam organisasi kromatin. Telah ditunjukkan bahwa Lamin B1 [en] mendukung plastisitas fungsional dari nukleolus dan terlibat dalam reorganisasi struktural nukleus dan nukleolus setelah mitosis.

Kromatin ditemukan di beberapa area nukleolus. Kromatin terkondensasi terletak di pinggiran nukleolus, serta dalam komponen granular, dan kromatin tak terkondensasi terletak di komponen fibrilar padat dan pusat fibrillar. Diasumsikan bahwa filamen DNA yang ditemukan di pusat fibrilar sesuai dengan rDNA (pengatur nukleolar). Nukleolus menyisipkan protein spesifik (seperti antigen scleroderma Nop90 di wilayah organisator nukleolus) ke dalam kromatin di wilayah perbatasan nukleolus untuk memisahkan diri dari sisa nukleus, oleh karena itu, nukleolus sering dikelilingi oleh heterokromatin. Domain kromatin yang terkait dengan nukleolus ditemukan pada tanaman (Eng. Nucleolus-related chromatine domains, NADs).

Fungsi

Fungsi utama nukleolus adalah pembentukan subunit ribosom dalam sel eukariotik. Namun, banyak protein nukleolar melakukan fungsi yang sama sekali berbeda – misalnya, mereka berpartisipasi dalam respon terhadap stres sel dan berinteraksi dengan protein virus. Dalam nukleolus, partikel-partikel pengenalan sinyal juga berkumpul.

Pembentukan ribosom

Pembentukan ribosom dimulai dengan transkripsi gen rDNA oleh RNA polimerase I. Ini adalah sintesis rRNA yang menentukan kemampuan sel untuk tumbuh dan berkembang biak, dan hampir semua jalur sel yang memengaruhi mereka secara langsung mengatur sintesis rRNA. Pada mamalia, cluster gen rRNA mengulangi unit spacer intergenik dengan panjang sekitar 30 kb dan daerah pengkode pra-rRNA sekitar 14 kb. Pada vertebrata tingkat tinggi, gen rRNA mengkodekan transkrip prekursor yang dimodifikasi bersama atau pasca-transkripsi dengan partisipasi RNA nukleolar kecil, sehingga akhirnya satu molekul 18 S, 5,8 S dan 28 S rRNA terbentuk darinya, yang membentuk “kerangka kerja” ribosom. Untuk memulai transkripsi yang dimediasi oleh RNA polimerase I, sejumlah faktor transkripsi spesifik diperlukan, seperti UBTF dan faktor selektivitas promotor, yang ditunjuk SL1 pada manusia dan TIF-IB pada tikus. UBTF adalah protein pengikat DNA nukleolus banyak yang mengaktifkan transkripsi oleh RNA polimerase I dan berfungsi sebagai penanda pusat fibrilar.

Respon stress

Itu menunjukkan bahwa nukleolus memainkan peran penting dalam pengaturan p53 – Mdm2 loop. p53 dan Mdm2 terutama merupakan protein nukleoplasma, dengan p53 menjadi protein paling penting yang bertanggung jawab atas respons sel terhadap stres (kerusakan DNA, aktivasi onkogen, kelainan pada ribosom), dan Mdm2 berfungsi sebagai regulator negatifnya. Protein penekan tumor ARF adalah protein nukleolar yang menghambat fungsi Mdm2, menghambat aktivitasnya sebagai E3 ubiquitin ligase atau mengisolasinya di dalam nukleolus, sehingga protein p53 distabilkan dan diaktifkan. Selain itu, ARF adalah pengatur utama penuaan sel. Protein nukleolar lain yang dikenal sebagai nucleophosmin (B23) terlibat dalam respons terhadap stres seluler. Ini dapat mengisolasi ARF dalam nukleolus dan, tergantung pada situasinya, B23 bertindak sebagai onkogen atau gen penekan tumor. Selain itu, nukleolin dan B23 mungkin terlibat dalam perbaikan DNA yang rusak. p53 juga dapat menyebabkan respons seluler dalam bentuk henti siklus sel sebagai respons terhadap gangguan pada biogenesis ribosom dalam nukleolus.

Nukleolus mungkin terlibat dalam respons terhadap stres dari jenis yang berbeda. Misalnya, dalam kondisi hipotensi, nukleolus berubah menjadi banyak nukleolus kecil, yang, ketika sel-sel ditransfer ke kondisi normal, bergabung satu sama lain, membentuk nukleolus. Menariknya, salah satu protein nukleolus yang paling penting, nukleofosmin, tidak berakumulasi dalam nukleoli, tetapi bersirkulasi antara nukleolus dan nukleoplasma.

Perakitan partikel pengenalan sinyal

Partikel pengenalan sinyal (SRP) adalah kompleks ribonukleoprotein sitoplasma di mana-mana yang mengantarkan beberapa ribosom ke retikulum endoplasma kasar (REk) untuk translokasi kotranslasional lebih lanjut ke dalam REkdari membran yang disintesis dan protein yang disekresikan. Pertama, SRP mengenali sinyal peptida dari saluran membran atau membran yang tumbuh saat meninggalkan ribosom. Selanjutnya, SRP menghentikan sementara sintesis protein dan memberikan ribosom dengan protein yang disintesis ke sisi sitoplasma REk, dan sintesis protein lebih lanjut terjadi secara bersamaan dengan translokasi ke REk. Ketika RNA berlabel fluoresensi, yang merupakan bagian dari SRP, dimasukkan ke dalam inti sel mamalia, ia dengan sangat cepat muncul dalam nukleolus. Setelah beberapa waktu, tingkat fluoresensi dalam nukleolus turun, tetapi meningkat di beberapa tempat sitoplasma. Lokalisasi SRP RNA tidak dapat dikaitkan dengan salah satu dari tiga domain nukleolus: wilayah lokalisasi melewati seluruh nukleolus [76]. Itu menunjukkan bahwa dalam nukleolus tahap akhir sintesis RP dan perakitan SRP itu sendiri terjadi.

Fungsi lainnya

Untuk operasi makrofag yang diaktifkan, catepsins sistein protease memainkan peran penting. Dalam endosom dan lisosom, mereka memainkan peran penting dalam pembentukan respon imun yang didapat (pemrosesan dan presentasi antigen), serta respon imun bawaan (aktivasi reseptor seperti Toll). Baru-baru ini telah ditunjukkan bahwa protease sistein ini dan inhibitornya juga melakukan fungsi tertentu dalam nukleus dan nukleolus. Jadi, ketika makrofag diaktifkan, cathepsin L dan Spia3g inhibitor terlokalisasi dalam nukleolus.

Telah ditunjukkan bahwa beberapa protein nukleolar dalam tanaman dapat terlibat dalam mempertahankan struktur nukleolar kromatin dan telomer.

Dalam ragi, mRNA dikirim ke nukleoli jika transportasi nukleositoplasma, biogenesis rRNA, atau pemrosesan mRNA terganggu.


Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *