परमाणु छिद्र: विशेषताएं, कार्य, घटक - जीवविज्ञान - 2025

परमाणु ध्यान में लीन होना (ग्रीक से, pores = पारित होने या पारगमन) नाभिक के "गेट" कि nucleoplasm और कोशिका द्रव्य के बीच परिवहन का सबसे अनुमति देता है। नाभिक नाभिक के आंतरिक और बाहरी झिल्लियों को मिलाकर परमाणु छिद्र चैनल बनाता है, जो प्रोटीन और आरएनए का परिवहन करते हैं।

पोर शब्द प्रश्न में संरचना की जटिलता को नहीं दर्शाता है। इस वजह से, परमाणु ताक़त के बजाय परमाणु ताक़त परिसर (CPN) को संदर्भित करना बेहतर होता है। CPN परिवहन या सेल चक्र के राज्यों के दौरान इसकी संरचना में परिवर्तन से गुजर सकता है।

स्रोत: आरएस शॉ अंग्रेजी विकिपीडिया पर

हाल ही में, यह पता चला है कि न्यूक्लियोपरिन, प्रोटीन जो सीपीएन बनाते हैं, जीन अभिव्यक्ति के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका है। इस प्रकार, जब उत्परिवर्तन होते हैं जो न्यूक्लियोपोरिन के कार्य को प्रभावित करते हैं, तो मानव में विकृति उत्पन्न होती है, जैसे कि ऑटोइम्यून रोग, कार्डियोमायोपैथी, वायरल संक्रमण और कैंसर।

विशेषताएँ

इलेक्ट्रॉन टोमोग्राफी का उपयोग करते हुए, यह निर्धारित किया गया था कि सीपीएन की मोटाई 50 एनएम, बाहरी व्यास 80 और 120 एनएम के बीच और आंतरिक व्यास 40 एनएम है। बड़े राइबोसोम सबयूनिट (MW 1590 kDa) जैसे बड़े अणुओं को सीपीएन के माध्यम से नाभिक से बाहर निर्यात किया जा सकता है। यह अनुमान है कि प्रति कोर 2,000 और 4,000 एनपीसी के बीच है।

एक व्यक्ति सीपीएन का आणविक वजन लगभग 120 और 125 एमडीए (1 एमडीए = 10 ⁶ दा) कशेरुक में होता है। इसके विपरीत, सीपीएन खमीर में छोटा होता है, जिसमें यह लगभग 60 एमडीए होता है। CPN के विशाल आकार के बावजूद, न्यूक्लियोपोरिन सभी यूकेरियोट्स में अत्यधिक संरक्षित हैं।

CPN के माध्यम से अनुवाद एक तेज़ प्रक्रिया है, जिसकी गति 1000 अनुवाद / सेकंड है। हालांकि, सीपीएन स्वयं परिवहन प्रवाह की दिशा निर्धारित नहीं करता है।

यह RanGTP ग्रेडिएंट पर निर्भर करता है, जो साइटोसोल की तुलना में नाभिक में अधिक होता है। इस ग्रेडिएंट का रखरखाव एक गाइनिन एक्सचेंज फैक्टर रैन द्वारा किया जाता है।

सेल चक्र के दौरान, CPN असेंबली और उनके घटकों के विघटन चक्र से गुजरते हैं। असेंबली इंटरफ़ेस पर होती है और माइटोसिस के तुरंत बाद।

विशेषताएं

रिबोन्यूक्लिक एसिड (छोटे परमाणु आरएनए, मैसेंजर आरएनए, ट्रांसफर आरएनए), प्रोटीन और राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन (आरएनपी) को सीपीएन के माध्यम से सक्रिय रूप से ले जाना चाहिए। इसका मतलब है कि एटीपी और जीटीपी के हाइड्रोलिसिस से ऊर्जा की आवश्यकता होती है। प्रत्येक अणु को एक विशिष्ट तरीके से ले जाया जाता है।

सामान्य तौर पर, आरएनए अणुओं को आरएनपी कॉम्प्लेक्स बनाने वाले प्रोटीन के साथ पैक किया जाता है, इस तरह से निर्यात किया जाता है। इसके विपरीत, जिन प्रोटीनों को नाभिक में सक्रिय रूप से ले जाया जाता है, उनके पास एक नाभिक स्थानीयकरण संकेत अनुक्रम (SLN) होना चाहिए, जिसमें सकारात्मक रूप से आवेशित अमीनो एसिड अवशेष (जैसे, KKKRK) होते हैं।

प्रोटीन जो नाभिक को निर्यात किए जाते हैं, उनके पास अमीनो एसिड ल्यूसीन में एक नाभिक निर्यात संकेत (एनईएस) होना चाहिए।

नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच परिवहन को सुविधाजनक बनाने के अलावा, सीपीएन क्रोमेटिन के संगठन में शामिल हैं, जीन अभिव्यक्ति का विनियमन, और डीएनए की मरम्मत। न्यूक्लियोपोरिन्स (Nups) कोशिका प्रसार की स्थिति की परवाह किए बिना प्रतिलेखन की सक्रियता या दमन को बढ़ावा देते हैं।

खमीर में, एनपीपी परमाणु लिफाफे के सीएनपी में पाए जाते हैं। मेटाज़ो में वे अंदर पाए जाते हैं। वे सभी यूकेरियोट्स में समान कार्य करते हैं।

पदार्थों का आयात

सीपीएन के माध्यम से दोनों दिशाओं में छोटे अणुओं का निष्क्रिय प्रसार और सक्रिय परिवहन, प्रोटीन का आयात, आरएनए और राइबोन्यूक्लियोप्रोटीन (आरएनपी) का निर्यात, और अणुओं के द्विदिश शटल हैं। उत्तरार्द्ध में आरएनए, आरएनपी और प्रोटीन शामिल हैं, जो सिग्नलिंग, बायोजेनेसिस और टर्नओवर में शामिल हैं।

नाभिक में प्रोटीन का आयात दो चरणों में होता है: 1) सीपीएन के साइटोप्लाज्मिक पक्ष के लिए प्रोटीन का बंधन; 2) सीपीपी के माध्यम से एटीपी-निर्भर अनुवाद। इस प्रक्रिया में एटीपी के हाइड्रोलिसिस और नाभिक और साइटोप्लाज्म के बीच जीटीपी / जीडीपी के आदान-प्रदान की आवश्यकता होती है।

एक ट्रांसपोर्ट मॉडल के अनुसार, रिसेप्टर-प्रोटीन कॉम्प्लेक्स, न्यूक्लियोपोरिन के एफजी रिपीट दृश्यों के बाइंडिंग, डिसाइडिंग और रीटेटिंग द्वारा चैनल के साथ चलता है। इस तरह, जटिल सीपीएन के भीतर एक न्यूक्लियोपोरिन से दूसरे में चला जाता है।

पदार्थों का निर्यात

यह आयात के समान है। Ran GTPase CNP के माध्यम से परिवहन पर दिशात्मकता को लागू करता है। रान एक आणविक स्विच है जिसमें दो संयुग्मन राज्य होते हैं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि यह जीडीपी या जीटीपी से जुड़ा है।

दो रण-विशिष्ट विनियामक प्रोटीन दो राज्यों के बीच रूपांतरण को ट्रिगर करते हैं: 1) साइटोसोलिक GTPase सक्रिय प्रोटीन (GAP), जो GTP हाइड्रोलिसिस का कारण बनता है और इस प्रकार Ran-GTP को Ran-GDP में परिवर्तित करता है; और 2) परमाणु गुआनिन विनिमय कारक (GEF), जो GTP के लिए GDP के विनिमय को बढ़ावा देता है और Ran-GDP को Ran-GTP में रूपांतरित करता है।

साइटोसोल में मुख्य रूप से Ran-GDP होता है। कर्नेल में मुख्य रूप से Ran-GTP होता है। रैन के दो रूपात्मक रूपों की यह ढाल परिवहन को उचित दिशा में निर्देशित करती है।

माल के साथ संलग्न रिसेप्टर का आयात, एफजी-दोहराव के लिए अनुलग्नक द्वारा सुविधाजनक है। यदि यह CNP के परमाणु पक्ष तक पहुँच जाता है, तो Ran-GTP रिसीवर को अपनी स्थिति जारी करने में शामिल करता है। इस प्रकार, Ran-GTP आयात प्रक्रिया की दिशा बनाता है।

परमाणु निर्यात समान है। हालांकि, नाभिक में Ran-GTP रिसेप्टर निर्यात के लिए कार्गो के बंधन को बढ़ावा देता है। जब निर्यात रिसेप्टर छिद्र के माध्यम से साइटोसोल में चला जाता है, तो यह रैन-जीएपी का सामना करता है, जो जीटीपी के हाइड्रोलिसिस को जीडीपी के लिए प्रेरित करता है। अंत में, रिसेप्टर को उसके पोस्ट और रैन-जीडीपी से साइटोसोल में जारी किया जाता है।

आरएनए परिवहन

आरएनए के कुछ वर्गों का निर्यात प्रोटीन के निर्यात के समान है। उदाहरण के लिए, tRNA और nsRNA (छोटा परमाणु) RanGTP ढाल का उपयोग करते हैं और क्रमशः CPi के माध्यम से कैरीओफ़ेरिन एक्सपोर्टिन-टी और Crm द्वारा ले जाया जाता है। परिपक्व राइबोसोम का निर्यात भी RanGTP ढाल पर निर्भर है।

एमआरएनए को प्रोटीन और अन्य आरएनए की तुलना में बहुत अलग तरीके से निर्यात किया जाता है। इसके निर्यात के लिए, mRNA मैसेंजर RNP (mRNP) का एक जटिल रूप बनाता है, जिसमें एक mRNA अणु सैकड़ों प्रोटीन अणुओं से घिरा होता है। ये प्रोटीन एमआरएनए के प्रसंस्करण, कैपिंग, स्पाइसिंग और पॉलीएडेनाइलेशन के लिए जिम्मेदार हैं।

सेल को mRNA और अपरिपक्व mRNA के साथ mRNA के साथ mRNA के बीच अंतर करने में सक्षम होना चाहिए। एमआरएनए, जो आरपीएनएम कॉम्प्लेक्स बनाता है, परिवहन के लिए फिर से तैयार किए जाने की आवश्यकता वाले टोपोलॉजी को अपना सकता है। MRNP CPN में प्रवेश करने से पहले TRAMP और एक्सोसोम प्रोटीन कॉम्प्लेक्स द्वारा किया जाने वाला एक नियंत्रण कदम है।

जब परिपक्व आरएनपीएम को इकट्ठा किया जाता है, तो आरपीएनएम को चैनल के माध्यम से परिवहन रिसेप्टर (Nxf1-Nxt1) द्वारा ले जाया जाता है। इस रिसेप्टर को एमआरएनपी की रीमॉडेलिंग दिशात्मकता को स्थापित करने के लिए एटीपी (एक आरएनजीटीपी ढाल नहीं) की हाइड्रोलिसिस की आवश्यकता होती है, जो साइटोप्लाज्म तक पहुंच जाएगी।

परमाणु छिद्र जटिल और जीन अभिव्यक्ति का नियंत्रण

कुछ अध्ययनों से संकेत मिलता है कि CPN घटक क्रोमैटिन की संरचना और प्रतिलेखन कारकों तक इसकी पहुंच को नियंत्रित करके जीन अभिव्यक्ति के विनियमन को प्रभावित कर सकता है।

हाल ही में विकसित यूकेरियोट्स में, हेटरोक्रोमैटिन नाभिक की परिधि में अधिमानतः स्थित है। यह क्षेत्र यूक्रोमैटिन चैनलों द्वारा बाधित है, जो सीपीएन की परमाणु टोकरी द्वारा बनाए रखा जाता है। यूक्रोमैटिन के साथ परमाणु टोकरी संघ जीन प्रतिलेखन से संबंधित है।

उदाहरण के लिए, सीपीएन स्तर पर प्रतिलेखन की सक्रियता में प्रोटीन के साथ परमाणु टोकरी के घटकों की बातचीत शामिल है जैसे हिस्टोन एसएजीए एसिटाइलट्रांसफेरेज़ और आरएनए निर्यात कारक।

इस प्रकार, न्यूक्लियर बास्केट पर्यावरणीय परिस्थितियों में परिवर्तन से प्रेरित कई उच्च हस्तांतरित हाउसकीपिंग जीन और जीन के लिए एक मंच है।

परमाणु छिद्र जटिल और विषाणु विज्ञान

यूकेरियोटिक कोशिकाओं का वायरल संक्रमण सीपीएन पर निर्भर है। वायरल संक्रमण के प्रत्येक मामले में, इसकी सफलता डीएनए, आरएनए, या आरपीएन पर निर्भर करती है जो सीपीएन से गुजरकर अपने अंतिम लक्ष्य को प्राप्त करता है, जो वायरस प्रतिकृति है।

नाभिक के भीतर सीपीएन की भूमिका की जांच के लिए सिमियन वायरस 40 (एसवी 40) सबसे अधिक अध्ययन किए गए मॉडलों में से एक रहा है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एसवी 40 में एक छोटा जीनोम (5,000 बेस) है।

यह दिखाया गया है कि वायरस डीएनए का परिवहन वायरस कोट प्रोटीन द्वारा सुगम होता है, जो नाभिक तक पहुंचने तक वायरस की रक्षा करता है।

अवयव

सीपीएन परमाणु लिफाफे के अंदर एम्बेडेड है और लगभग 500 और 1000 के बीच Nups से बना है। ये प्रोटीन संरचनात्मक उपसमुच्चय या मॉड्यूल में व्यवस्थित होते हैं, जो एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं।

पहला मॉड्यूल एक केंद्रीय घटक, या रिंग है, जो प्रति घंटा के आकार की ताकना के भीतर है, जो दोनों चेहरे, इंट्रान्यूक्लियर और साइटोप्लास्मिक पर व्यास में एक और अंगूठी 120 एनएम द्वारा सीमित है। दूसरा मॉड्यूल घंटे के आकार के घटक के आसपास स्थित नाभिक और साइटोप्लाज्म रिंग (प्रत्येक व्यास में 120 एनएम) है।

तीसरा मॉड्यूल आठ तंतु है जो 120 एनएम की अंगूठी से न्यूक्लियोप्लाज्म में प्रोजेक्ट करते हैं और एक टोकरी के आकार की संरचना बनाते हैं। चौथा मॉड्यूल फिलामेंट्स से बना होता है जो साइटोप्लाज्म की तरफ प्रोजेक्ट करता है।

Y आकार के जटिल, छह Nups और प्रोटीन सेह 1 और सेक 13 से बना है, जो CNP का सबसे बड़ा और सबसे अच्छा विशेषता है। यह कॉम्प्लेक्स आवश्यक इकाई है जो सीपीएन के मचान का हिस्सा है।

नुप्स के दृश्यों के बीच कम समानता के बावजूद, सीपीएन मचान सभी यूकेरियोट्स में अत्यधिक संरक्षित है।

संदर्भ

1. बेक, एम।, हर्ट, ई। 2016. परमाणु छिद्र जटिल: संरचनात्मक अंतर्दृष्टि के माध्यम से इसके कार्य को समझना। प्रकृति समीक्षा, आणविक कोशिका जीवविज्ञान, दोई: १०.१०३cular / एनआरएम २०१६.१४cular।
2. इबारा, ए।, हेटज़र, MW 2015 परमाणु ताक़त प्रोटीन और जीनोम कार्यों का नियंत्रण। जीन और विकास, 29, 337-349।
3. कबचिन्स्की, जी।, श्वार्ट्ज, टीयू 2015। परमाणु ताक जटिल - संरचना और कार्य एक नज़र में। जर्नल ऑफ़ सेल साइंस, 128, 423–429।
4. नॉकनेहायर, केई, श्वार्ट्ज, टीयू 2016. परमाणु छिद्र एक लचीला और गतिशील द्वार के रूप में। सेल, 164, 1162-1171।
5. Ptak, C., Aitchison, JD, Wozniak, RW 2014. बहुक्रियाशील परमाणु ताकना परिसर: जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करने के लिए एक मंच। सेल बायोलॉजी की वर्तमान राय, डीओआई: 10.1016 / j.ceb.2014.02.001।
6. स्टाविकि, एसपी, स्टेफेन, जे। 2017. गणतंत्र: परमाणु छिद्र परिसर - संरचना और कार्य की एक व्यापक समीक्षा। इंटरनेशनल जर्नल ऑफ एकेडमिक मेडिसिन, 3, 51-59।
7. ट्रान, ईजे, वांट, एसआर 2006। गतिशील परमाणु छिद्र परिसर: किनारे पर जीवन। सेल, 125, 1041-1053।