นิวเคลียสและการจัดระเบียบจีโนม

นิวเคลียสเป็นส่วนประกอบของเซลล์ยูคาริโอตที่บรรจุและจัดระเบียบจีโนม โดยแยกการเก็บรักษาและการถอดรหัส DNA ออกจากกลไกการแปลรหัสในไซโทพลาสซึม

Definition

นิวเคลียสเป็นออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มสองชั้นซึ่งบรรจุโครโมโซมของเซลล์ การจัดระเบียบจีโนมหมายถึงวิธีการที่ DNA ถูกอัดแน่นด้วยโปรตีนเข้าสู่โครมาตินและจัดเรียงตามตำแหน่งภายในนิวเคลียส

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงเยื่อหุ้มนิวเคลียสและคอมเพล็กซ์รูพรุน การบรรจุ DNA เข้าไปในโครมาตินและโครโมโซม การจัดระเบียบจีโนมเป็นอาณาเขตและโดเมนการทำงาน และการขนส่งโมเลกุลขนาดใหญ่ระหว่างนิวเคลียสและไซโทพลาสซึมที่มีการควบคุม

Core questions

• จีโนมที่ยาวถูกบรรจุให้พอดีภายในนิวเคลียสได้อย่างไร?
• นิวคลีโอโซมคืออะไร และมันก่อตัวเป็นหน่วยพื้นฐานของโครมาตินได้อย่างไร?
• โมเลกุลเคลื่อนที่ระหว่างนิวเคลียสและไซโทพลาสซึมได้อย่างไร?
• จีโนมถูกจัดระเบียบตามตำแหน่งภายในนิวเคลียสได้อย่างไร?

Key theories

แบบจำลองนิวคลีโอโซมของโครมาติน

DNA พันรอบออคตาเมอร์ของโปรตีนฮิสโตนเพื่อสร้างนิวคลีโอโซมที่ซ้ำกัน ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานที่อัดแน่นจีโนมและเป็นพื้นผิวสำหรับการควบคุมการเข้าถึง DNA

Mechanisms

เยื่อหุ้มนิวเคลียสเป็นเยื่อหุ้มสองชั้นที่ต่อเนื่องกับเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมและมีรูพรุนโดยคอมเพล็กซ์รูพรุนนิวเคลียร์ที่คัดเลือกการขนส่งโมเลกุลขนาดใหญ่โดยใช้ตัวรับการขนส่งนิวเคลียร์และ Ran GTPase gradient ภายใน DNA จะถูกพันรอบฮิสโตนเป็นนิวคลีโอโซมและพับเป็นโครมาตินลำดับสูงขึ้น โดยยูโครมาตินและเฮเทอโรโครมาตินสะท้อนถึงสถานะการถอดรหัสและโครโมโซมครอบครองอาณาเขตที่แตกต่างกัน

Clinical relevance

การจัดระเบียบจีโนมมีความสำคัญต่อความเข้าใจในการควบคุมยีน การจำลองแบบ และการถ่ายทอดทางพันธุกรรม และเป็นบริบทเชิงโครงสร้างสำหรับการถอดรหัสและชีววิทยาของโครมาติน การรักษาในที่นี้เป็นการบรรยายและไม่เป็นการสั่งยา

History

การย้อมสีของ Flemming ในศตวรรษที่ 19 เผยให้เห็นโครมาตินและโครโมโซมไมโทซิส ในทศวรรษ 1970 Kornberg เสนอนิวคลีโอโซมเป็นหน่วยซ้ำของโครมาติน และงานของ Blobel ชี้แจงว่าโปรตีนถูกกำหนดเป้าหมายข้ามเยื่อหุ้มนิวเคลียร์และเยื่อหุ้มอื่นๆ อย่างไร โดยกำหนดให้นิวเคลียสเป็นส่วนประกอบที่มีการจัดระเบียบแบบไดนามิก

Key figures

• Roger Kornberg
• Walther Flemming
• Günter Blobel

Seminal works

• alberts2014
• kornberg1974

Frequently asked questions

นิวคลีโอโซมคืออะไร?

นิวคลีโอโซมเป็นหน่วยบรรจุพื้นฐานของโครมาติน ประกอบด้วยสาย DNA สั้นๆ ที่พันรอบแกนกลางของโปรตีนฮิสโตน

โปรตีนเข้าสู่นิวเคลียสได้อย่างไร?

โปรตีนที่มีสัญญาณระบุตำแหน่งนิวเคลียร์จะถูกจดจำโดยตัวรับการขนส่งและเคลื่อนที่ผ่านคอมเพล็กซ์รูพรุนนิวเคลียร์ในกระบวนการที่ขับเคลื่อนโดย Ran GTPase gradient