Dymorfizm jądrowy
Dymorfizm jądrowy to termin odnoszący się do szczególnej cechy posiadania dwóch różnych rodzajów jąder w komórce. Istnieje wiele różnic między typami jąder. Cechę tę obserwuje się u orzęsków pierwotniaków , takich jak Tetrahymena i niektóre otwornice . Orzęski zawierają dwa typy jąder: makrojądro , które jest używane głównie do kontrolowania metabolizmu , oraz mikrojądro , które wykonuje reprodukcyjne funkcje i generuje makrojądro. Składy kompleksów porów jądrowych pomagają określić właściwości makrojądra i mikrojądra. Dymorfizm jądrowy podlega złożonym epigenetycznym . Dymorfizm jądrowy jest stale badany, aby dokładnie zrozumieć, jak działa ten mechanizm i jak jest korzystny dla komórek. Poznanie dymorfizmu jądrowego jest korzystne dla zrozumienia starych mechanizmów eukariotycznych, które zachowały się w organizmach jednokomórkowych, ale nie ewoluowały w wielokomórkowe eukarioty.
Kluczowe komponenty
Orzęskowy pierwotniak Tetrahymena jest użytecznym modelem badawczym do badania dymorfizmu jądrowego; utrzymuje dwa odrębne genomy jądrowe , mikrojądro i makrojądro. Makrojądro i mikrojądro znajdują się w tej samej cytoplazmie, jednak są bardzo różne. Genom mikrojądrowy zawiera pięć chromosomów , które przechodzą mitozę podczas podziału mikrojądrowego i mejozę podczas koniugacji , czyli podziału płciowego mikrojądra. Genom makrojądrowy jest rozbity i katabolizowany raz na cykl życiowy podczas koniugacji, dzięki czemu jest specyficzny dla miejsca, a nowy makrojądro różni się od mitotycznego potomka sprzężonego mikrojądra. Różnice w podziale i ogólnych procesach pokazują, jak funkcjonalnie i strukturalnie różnią się cząsteczki. Różnice te odgrywają aktywną rolę w czynnościach i funkcjach komórek, w których się znajdują.
Makro kontra mikrojądra
Makrojądra i mikrojądra różnią się funkcjami, mimo że znajdują się w tej samej komórce. Mikrojądro jest globalnie tłumione w stanie wegetatywnym i służy jako diploidalne jądro linii zarodkowej , podczas gdy cała znana ekspresja genów wegetatywnych zachodzi w makrojądrze, które jest poliploidem somatycznym jądro. Mikrojądro dzieli się przed mikrojądrem w stanie wzrostu wegetatywnego. Makrojądro jest aktywne w transkrypcji. Pomaga również w aktywności i kontroli cytoplazmy wraz ze zdarzeniami jądrowymi zachodzącymi w komórce. Mikrojądro ma chromatynę, która jest gęsto upakowana, jak również brak jąderek . Mikrojądro tworzy zygotę jądra podczas mejozy podczas koniugacji. Te jądra zygotyczne mogą podążać za procesem i różnicować się w komórki makrojądrowe lub mikrojądrowe. Z drugiej strony komórki makrojądrowe różnicują się poprzez zmiany w DNA. Prowadzi to do tego, że komórki makrojądrowe są ogromne w porównaniu z komórkami mikrojądrowymi, stąd ich nazwanie makro i mikro.
Rola kompleksu porów jądrowych
Niedawne badania wykazały, że kompleksy porów jądrowych w orzęskach dwujądrzastych mogą różnić się składem. Prowadzi to do różnic widocznych w mikrojądrze i makrojądrze. Kompleks porów jądrowych składa się z nukleoporyn , które są białkami. Te nukleoporyny, Nups, są specyficzne dla każdego typu jądra. Prowadzi to do różnic strukturalnych widocznych między tymi dwoma typami. Ponieważ oba jądra składają się z tych samych składników, dodaje się różne ilości składników, aby zapewnić różnice strukturalne, które są niezbędne do funkcji. Kompleks porów jądrowych jest zaangażowany w sposób przemieszczania się cząsteczek otoczkę jądrową podczas próby dotarcia do jądra lub cytoplazmy w procesie zwanym transportem nukleocytoplazmatycznym . Stwierdzono, że kompleksy porów jądrowych są ważne w transporcie do makrojądra i mikrojądra, ponieważ w dwóch bardzo różnych jądrach zachodzą różne procesy w różnym czasie. Te różnice w urządzeniach transportowych między dwoma jądrami prowadzą do ogromnych różnic między mikrojądrem a makrojądrem.
Badania
Jak wcześniej wspomniano, przeprowadzono badania z udziałem Tetrahymeny , jednokomórkowego eukariota. Ten eukariont ma bardzo ciekawe mechanizmy, które wpływają na ich funkcję. Prowadzone badania mające na celu zbadanie tych mechanizmów doprowadziły do nowych odkryć właściwości tego eukarionta i ogólnych właściwości dymorfizmu jądrowego.
Tetrahymena ma dwie główne części swojego cyklu życiowego. istnieje etap rozmnażania bezpłciowego obejmujący rozszczepienie binarne , a także niereprodukcyjny etap płciowy zwany koniugacją. Podczas tego etapu koniugacji komórka mikrojądrowa przechodzi mejozę. Podczas rozszczepienia binarnego makrojądro dzieli się amitotycznie, a komórka mikrojądrowa dzieli się mitotycznie. Różnice te odgrywają rolę w różnicach między komórkami makrojądrowymi i mikrojądrowymi, a także zapewniają różnicę między ich genomami wegetatywnymi. Podczas koniugacji wybierane są niektóre jądra. Jądra te są niszczone przez mechanizm zwany programowaną śmiercią nuklearną. Ponieważ koniugacja jest różna dla obu etapów, prowadzi to do różnic w mikrojądrze i makrojądrze pod koniec koniugacji. Zmiany utrzymują się przez cały cykl.
Istnieją inne unikalne różnice biologiczne i biochemiczne między mikrojądrem a makrojądrem. Istnieją trzy sposoby dystrybucji informacji genetycznej podczas podziału jądra. Należą do nich mejoza w komórkach mikrojądrowych, amitoza w komórkach mikrojądrowych i mitoza w komórkach mikrojądrowych. Mejoza komórek mikrojądrowych obejmuje rozciąganie genomu poza komórkę, podczas gdy amitoza komórek makrojądrowych obejmuje losowe rozmieszczenie genomu.
Ostatni
Ostatnie badania skupiły się na przyczynach różnic między mikrojądrem a makrojądrem. Różnice funkcjonalne między mikrojądrem a makrojądrem przypisuje się od pewnego czasu selektywności transportu przez błonę jądrową i nadal jest to temat zainteresowania badań wraz z innymi trwającymi badaniami. To, które cząsteczki mogą przejść, zależy od porów jądrowych makrojądrowego i mikrojądrowego. Pory makrojądrowe umożliwiają wejście większych cząsteczek w porównaniu z porami mikrojądrowymi. Uważa się, że tę różnicę przypisuje się składowi białek i układowi kompleksu porów jądrowych między dwoma typami jąder.
Inną niedawno przetestowaną eksperymentalnie różnicą między mikrojądrem a makrojądrem jest swoistość wynikająca z określonych białek w każdym z nich. Różne nukleoporyny w każdym przyczyniają się do różnic strukturalnych między dwoma jądrami, co z kolei powoduje różnice funkcjonalne.
Tetrahymeny są nadal badane i badane, aby zrozumieć, jak działają i jak zarządzają złożonymi procesami biologicznymi. Orzęski i podobne do nich eukarioty pomagają wyjaśnić stare mechanizmy eukariotyczne, które zostały z nimi zachowane. Ponieważ orzęski jednokomórkowe reprezentują ostatniego wspólnego przodka eukariontów, pomaga to również wyjaśnić mechanizmy i szczyty zainteresowania tym, dlaczego te mechanizmy zostały zachowane, a następnie zniknęły w wyniku ewolucji. Chociaż wiele zbadano i odkryto na temat dymorfizmu jądrowego, wciąż jest miejsce na dalsze badania w celu poszerzenia obecnej wiedzy poprzez ulepszenie wcześniejszych badań.