De kjernemembran, kjernekonvolutt eller karyothek, er en biologisk membran, dannet av et lipid dobbeltlag som omgir det genetiske materialet til eukaryote celler.
Det er en ganske kompleks struktur og utstyrt med et presist reguleringssystem, som består av to dobbeltlag: en indre og en ytre membran. Rommet som er igjen mellom de to membranene kalles perinukleært rom, og det er omtrent 20 til 40 nanometer bredt..
Den ytre membranen danner et kontinuum med det endoplasmatiske retikulumet. Av denne grunn har den ribosomer forankret i strukturen.
Membranen er preget av tilstedeværelsen av kjernefysiske porer som formidler trafikken av stoffer fra det indre av kjernen til cellens cytoplasma, og omvendt..
Passasjen av molekyler mellom disse to avdelingene er ganske opptatt. RNA og ribosomale underenheter må hele tiden overføres fra kjernen til cytoplasma, mens histoner, DNA, RNA-polymerase og andre stoffer som er nødvendige for aktiviteten til kjernen, må importeres fra cytoplasma til kjernen..
Kjernemembranen inneholder et betydelig antall proteiner som er involvert i organisasjonen av kromatin og også i regulering av gener..
Artikkelindeks
Kjernemembranen er en av de mest fremtredende kjennetegnene ved eukaryote celler. Det er en høyt organisert dobbel biologisk membran, som omslutter cellens kjernegenetiske materiale - nukleoplasmaet..
Innvendig finner vi kromatin, et stoff som består av DNA bundet til forskjellige proteiner, hovedsakelig histoner som tillater effektiv emballasje. Det er delt inn i eukromatin og heterochromatin.
Bilder oppnådd ved elektronmikroskopi avslører at den ytre membranen danner et kontinuum med det endoplasmatiske retikulumet, og det er derfor den også har ribosomer forankret til membranen. Tilsvarende danner det perinukleære rommet et kontinuum med lumenet til det endoplasmatiske retikulumet..
Forankret på siden av nukleoplasmaet i den indre membranen, finner vi en arklignende struktur dannet av proteinfilamenter kalt "nukleær lamina".
Membranen i kjernen perforeres av en serie porer som tillater regulert trafikk av stoffer mellom kjernefysisk og cytoplasmatisk oppførsel. Hos pattedyr anslås det for eksempel at det i gjennomsnitt er 3000 til 4000 porer.
Det er veldig kompakte kromatinmasser som holdes fast på den indre membranen i konvolutten, med unntak av områdene der det er porer.
Den mest intuitive funksjonen til kjernemembranen er å opprettholde et skille mellom nukleoplasma - innholdet i kjernen - og cellens cytoplasma..
På denne måten holdes DNA trygt og isolert fra kjemiske reaksjoner som finner sted i cytoplasmaet og kan påvirke genetisk materiale negativt..
Denne barrieren gir en fysisk separasjon til kjernefysiske prosesser, for eksempel transkripsjon, og cytoplasmatiske prosesser, som oversettelse..
Den selektive transporten av makromolekyler mellom det indre av kjernen og cytoplasma skjer takket være tilstedeværelsen av kjerneporer, og de tillater regulering av genuttrykk. For eksempel når det gjelder skjøting av pre-messenger RNA og nedbrytning av modne budbringere.
Et av nøkkelelementene er kjernefysisk lamina. Dette hjelper til med å støtte kjernen, samt gir et forankringssted for kromatinfibrene..
Avslutningsvis er kjernemembranen ikke en passiv eller statisk barriere. Det bidrar til organisering av kromatin, ekspresjon av gener, forankring av kjernen til cytoskelettet, prosessene med celledeling, og har muligens andre funksjoner..
Under kjernedelingsprosessene er det nødvendig med dannelse av en ny kjernekonvolutt, siden membranen til slutt forsvinner.
Dette er dannet av vesikulære komponenter fra det grove endoplasmatiske retikulumet. Mikrotubuli og mobilmotorer i cytoskelettet deltar aktivt i denne prosessen.
Kjernekonvolutten består av to lipiddobbelag laget av typiske fosfolipider, med flere integrerte proteiner. Rommet mellom de to membranene kalles det intramembrane eller perinukleære rommet, som fortsetter med lumenet til det endoplasmatiske retikulumet.
På den indre overflaten av den indre kjernemembranen er det et karakteristisk lag som består av mellomfilamenter, kalt kjernelaminat, festet til de indre membranproteinene ved hjelp av heterokromarin H.
Atomkonvolutten har mange kjernefysiske porer, som inneholder kjernefysiske porekomplekser. Dette er sylinderformede strukturer sammensatt av 30 nukleoporiner (disse vil bli beskrevet i dybden senere). Med en sentral diameter på omtrent 125 nanometer.
Til tross for kontinuitet med retikulum, presenterer både de ytre og indre membranene en gruppe spesifikke proteiner som ikke finnes i det endoplasmatiske retikulumet. De mest fremtredende er følgende:
Blant disse spesifikke proteinene i kjernemembranen har vi nukleoporiner (også kjent i litteraturen som Nups). Disse danner en struktur kalt kjernepore-komplekset, som består av en serie vandige kanaler som tillater toveis utveksling av proteiner, RNA og andre molekyler..
Med andre ord, nukleoporiner fungerer som en slags molekylær "gate" som veldig selektivt formidler passering av forskjellige molekyler.
Det hydrofobe indre av kanalen ekskluderer visse makromolekyler, avhengig av størrelse og polaritetsnivå. Små molekyler, omtrent mindre enn 40 kDa, eller hydrofobe, kan diffundere passivt gjennom porekomplekset.
I kontrast krever større polare molekyler at en kjernefysisk transportør kommer inn i kjernen..
Transport gjennom disse kompleksene er ganske effektiv. Cirka 100 histonmolekyler kan passere gjennom en enkelt pore per minutt.
Proteinet som må leveres til kjernen må binde seg til importin alfa. Importin beta binder dette komplekset til en ytre ring. Dermed klarer den proteinassosierte importin alpha å krysse porekomplekset. Til slutt skiller importin beta seg fra systemet i cytoplasmaet og importin alfa dissosierer allerede inne i kjernen..
En annen serie proteiner er spesifikke for den indre membranen. Imidlertid har det meste av denne gruppen på nesten 60 integrerte membranproteiner ikke blitt karakterisert, selv om det er fastslått at de samhandler med lamina og med kromatin..
Det er økende bevis som støtter forskjellige og viktige funksjoner for den indre kjernemembranen. Det ser ut til å spille en rolle i organisasjonen av kromatin, i uttrykket av gener og i metabolismen av genetisk materiale..
Det er faktisk blitt oppdaget at feil plassering og funksjon av proteinene som utgjør den indre membranen er knyttet til et stort antall sykdommer hos mennesker..
Den tredje klassen av spesifikke kjernemembranproteiner ligger i den ytre delen av strukturen. Det er en veldig heterogen gruppe integrerte membranproteiner som deler et felles domene kalt KASH..
Proteinene som finnes i den ytre regionen danner en slags "bro" med proteinene i den indre kjernemembranen..
Disse fysiske forbindelsene mellom cytoskelettet og kromatinet ser ut til å være relevante for transkripsjons-, replikasjons- og DNA-reparasjonsmekanismer..
Den endelige gruppen proteiner i kjernemembranen er dannet av proteinene i lamina, et nettverk dannet av mellomfilamenter som består av laminer av type A og B. Laminen har en tykkelse på 30 til 100 nanometer.
Laminen er en avgjørende struktur som gir stabilitet til kjernen, spesielt i vev som er i konstant eksponering for mekaniske krefter, for eksempel muskelvev..
I likhet med de indre proteinene i kjernemembranen er mutasjoner i lamina nært beslektet med et stort antall svært forskjellige menneskelige sykdommer.
I tillegg blir det funnet flere og flere bevis som knytter kjernelaminat til aldring. Alt dette fremhever viktigheten av kjernemembranproteiner i cellens generelle funksjon..
I planteriket er atomkonvolutten et veldig viktig membransystem, selv om det har blitt studert veldig lite. Selv om det ikke er noen nøyaktig kunnskap om proteinene som utgjør kjernemembranen i høyere planter, er visse forskjeller med resten av kongedømmene blitt spesifisert..
Planter har ikke sekvenser som er homologe med laminaene, og i stedet for sentrosomene er det kjernemembranen som fungerer som organiseringssenter for mikrotubuli..
Av denne grunn er studiet av interaksjonene mellom kjernekapslingen i planter og elementene i cytoskelettet et relevant studietema..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.