ბირთვის გარსი

ბირთვის გარსი, ასევე ცნობილი როგორც ბირთვის მემბრანა, შედგება ორი ლიპიდური ბიშრისგან, რომლებიც ეუკარიოტულ უჯრედებში გარს აკრავს გენეტიკური მასალის შემცველ, ბირთვს. ბირთვის გარსი შედგება ორი მემბრანისგან: შიდა და გარე მემბრანა. მემბრანებს შორის სივრცეს - პერინუკლეარული სივრცე ეწოდება, ის ჩვეულებრივ10-50 ნმ სიგანისაა. ბირთვის გარე მემბრანა გრძელდება ენდოპლაზმური ბადის მემბრანაში.. ბირთვის გარსში, მრავალი ბირთვის გარსის ფორაა, რომლებიც მონაწილეობენ ნივთიერებათა ტრანსპორტში, ციტოზოლსა და ბირთვს შორის. შუალედური ფილამენტების ცილები, სახელწოდებით ლამინები, ბირთვული მემბრანის შიდა მემბრანის გასწვრივ ქმნიან სტრუქტურას, რომელსაც ბირთვული ლამინა ეწოდება და იგი განაპირობებს ბირთვის სტრუქტურულ მთლიანობას. ძუძუმწოვრების უჯრედების ბირთვის გარსის გარე მემბრანაში წარმოდგენილია ოთხი ტიპის ცილა ნესპრინი (ბირთვის გარსის სპექტრინის განმეორებითი ცილები).ნესპრინის შუამავლობით, კავშირები ციტოჩონჩხთან ხელს უწყობს უჯრედში ბირთვის სწორ ლოკალიზაციას და უჯრედის მექანოსენსორული ფუნქციაის განხორციელებას. Nesprin-1-ისა და -2-ის KASH დომენის ცილები LINC კომპლექსის ნაწილია (ბირთვული ჩონჩხისა და ციტოჩონჩხის დამაკავშირებელი) და შეიძლება პირდაპირ დაუკავშირდეს ცისტოჩონჩხის კომპონენტებს, როგორიცაა აქტინის ფილამენტები, ან შეიძლება დაუკავშირდეს ცილებს პერინუკლეარულ სივრცეში. ნესპრინ-3 ცილები ებმის პლექტინს და აკავშირებს ბირთვის გარსს ციტოპლაზმურ შუალედურ ფილამენტებთან. ნესპრინ-4 ცილები უკავშირდება პლიუს ბოლოსკენ მოძრავ მოტორულ ცილა - კინეზინ-1-ს. ბირთვის შიდა მემბრანა ესაზღვრება ნუკლეოპლაზმას და დაფარულია ბირთვული ლამინით, შუალედური ფილამენტების ბადით, რომელიც ასტაბილურებს ბირთვულ მემბრანას და ასევე მონაწილეობს ქრომატინის ფუნქციონირებაში. იგი უკავშირდება გარე მემბრანას ბირთვული ფორებით, რომლებიც განჭოლავს გარსს. მიუხედავად იმისა, რომ გარსის მემბრანები და ენდოპლაზმური ბადე ერთმანეთთში გადადის, მემბრანებში ჩაშენებული ცილები, როგორც წესი, არ ვრცელდება ამ ორ ორგანელას შორის. იმ გენების მუტაციებმა, რომლებიც კოდირებენ შიდა მემბრანის ცილებს, შეიძლება გამოიწვიოს ზოგიერთი ტიპის ლამინოპათია ბირთვის გარსის ფორები ბირთვული გარსში წარმოდგენილია ათასობით გარსის ფორების კომპლექსი, რომელთა დიამეტრი დაახლოვებით 100 ნმ-ია, 40 ნმ სიგანის ფორით. კომპლექსების შემადგენლობაშია მრავალი ნუკლეოფორინი, ცილები, რომელიც აკავშირებს ერთმანეთთან შიდა და გარე ბირთვულ მემბრანებს. უჯრედის გაყოფა ინტერფაზაში, G2 ფაზის დროს, ბირთვის მემბრანის ზედაპირის ფართობის იზრდება და ორმაგდება ბირთვის გარსის ფორების კომპლექსების რაოდენობა. ეუკარიოტებში, როგორიცაა საფუარი, რომელთაც ახასიათებთ დახურული მიტოზი, ბირთვის მემბრანა რჩება ინტაქტური უჯრედების გაყოფის დროს. თითისტარა ან ბირთვშივე წარმოიქმნება, ან აღწევს ბირთვის მემბრანაში, მისი დაშლის გარეშე. სხვა ეუკარიოტებში (ცხოველებში, ისევე როგორც მცენარეებში), ბირთვული მემბრანა მიტოზში, პროფაზის სტადიაზე იშლება. დაშლისა და აწყობის პროცესები სრულად არ არის შესწავლილი დაშლა ძუძუმწოვრებში, ბირთვული მემბრანა შეიძლება დაიშალოს რამდენიმე წუთში, მიტოზის ადრეულ სტადიებზე გარკვეული ნაბიჯების შემდეგ. პირველი, M-Cdk-ის ახდენს ნუკლეოფორინის პოლიპეპტიდების ფოსფორილირებას და ისინი შერჩევით დისოცირდება ბირთვული ფორების კომპლექსებიდან, რის შედეგადაც, დანარჩენი ბირთვული ფორების კომპლექსები ერთდროულად იშლება. ბიოქიმიური გამოკვლევები მიუთითებს, რომ ფორების კომპლექსები იშლება სტაბილურ ნაწილებად, და არა მცირე პოლიპეპტიდურ ფრაგმენტებად. M-Cdk ასევე ფოსფორილირებს ბირთვული ლამინის ელემენტებს, რაც იწვევს ლამინას დაშლას და, შესაბამისად, გარსის მემბრანების დაშლას მცირე ვეზიკულებად. ელექტრონული და ფლუორესცენციული მიკროსკოპული გამოკვლევებით დადგინდა, რომ ბირთვის მემბრანა ადსორბირდება ენდოპლაზმური ბადის მიერ - ბირთვული ცილები, რომლებიც ჩვეულებრივ არ გვხვდება ენდოპლაზმურ ბადეში, ვლინდება მიტოზის დროს ენდოპლაზურ ბადეში. მიტოზის პრომეტაფაზურ სტადიაზე ბირთვული მემბრანის დაშლის გარდა, ბირთვული მემბრანა ასევე იშლება ძუძუმწოვრების მიგრირებად უჯრედებში, უჯრედული ციკლის ინტერფაზის სტადიაზე. ეს დროებითი რღვევა სავარაუდოდ გამოწვეულია ბირთვის დეფორმაციით. რღვევა სწრაფად აღდგება პროცესით, რომელიც დამოკიდებულია "ტრანსპორტისთვის საჭირო ენდოსომური სორტირების კომპლექსებზე" (ESCRT), რომელიც შედგება ციტოზოლური ცილის კომპლექსებისგან. ბირთვული მემბრანის რღვევის დროს, ასევე ადგილი აქვს დნმ-ის ორჯაჭვიანი სტრუქტურის დეფორმაციას. ამრიგად, უჯრედების გადარჩენა მიგრაციისას, დამოკიდებულია როგორც ბირთვის მემბრანის ისე დნმ-ის ეფექტურ აღდგენით მექანიზმებზე. ბირთვის გარსის დაშლა ასევე დაფიქსირდა ლამინოპათიებში და კიბოს უჯრედებში, რაც იწვევს უჯრედული ცილების არასწორ ლოკალიზაციას, მიკრობირთვების წარმოქმნას და გენომიურ არასტაბილურობას. აღდგენა იმის ასახსნელად, თუ როგორ ხდება მიტოზის ტელოფაზაში ბირთვის მემბრანების აღდგენა, არსებობს ორი თეორია: ვეზიკულების შერწყმა - რა დროსაც, მემბრანული ვეზიკულები ერწყმის ერთმანეთს ბირთვული მემბრანის აღსადგენად ფორმირება ენდოპლაზმური - რა დროსაც აბსორბირებული ბირთვული მემბრანის შემცველი ენდოპლაზმური ბადის ნაწილები, გარს ეხვევა და ფარავს ბირთვულ სივრცეს, და ფორმირებს ბირთვის მემბრანას. ბირთვის მემბრანის წარმოშობა ბირთვის მემბრანის - შედარებითი გენომიკის, ევოლუციისა და წარმოშობის შესწავლამ წარმოშვა ვარაუდი, რომ ბირთვი გაჩნდა პრიმიტიულ ეუკარიოტულ წინაპარში („პრეკარიოტი“), რაც გამოწვეული იყო არქეო-ბაქტერიული სიმბიოზით. შემოთავაზებულია რამდენიმე იდეა ბირთვული მემბრანის ევოლუციური წარმოშობის შესახებ. ამ იდეებს შორისაა, პროკარიოტის წინაპარში პლაზმური მემბრანის ინვაგინა, ან არქეალურ მასპინძელში პროტო-მიტოქონდრიების დამკვიდრების შემდეგ, ნამდვილი ახალი მემბრანული სისტემის ჩამოყალიბება. ბირთვული მემბრანის ადაპტაციური ფუნქცია შეიძლება ყოფილიყო ბარიერული, რათა მას დაეცვა გენომი ჟანგბადის რეაქტიული სახეობებისგან (ROS), რომლებიც წარმოიქმნებოდა უჯრედებში პრემიტოქონდრიის მიერ. ↑ Georgia State University. Cell Nucleus and Nuclear Envelope. gsu.edu. ციტირების თარიღი: 2014-01-21 ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 Alberts, Bruce (2002) Molecular biology of the cell, 4th, New York [u.a.]: Garland, გვ. 197. ISBN 978-0815340720.  ↑ Perinuclear space. Dictionary. Biology Online. ციტირების თარიღი: 7 December 2012 ↑ (1998) Nuclear structure and function.. San Diego: Academic Press, გვ. 4. ISBN 9780125641555.  ↑ Wilson, Katherine L.; Berk, Jason M. (2010-06-15). „The nuclear envelope at a glance“. J Cell Sci (ინგლისური). 123 (12): 1973–1978. doi:10.1242/jcs.019042. ISSN 0021-9533. PMC 2880010. PMID 20519579. ↑ Uzer, Gunes; Thompson, William R.; Sen, Buer; Xie, Zhihui; Yen, Sherwin S.; Miller, Sean; Bas, Guniz; Styner, Maya; Rubin, Clinton T. (2015-06-01). „Cell Mechanosensitivity to Extremely Low-Magnitude Signals Is Enabled by a LINCed Nucleus“. Stem Cells (ინგლისური). 33 (6): 2063–2076. doi:10.1002/stem.2004. ISSN 1066-5099. PMC 4458857. PMID 25787126. ↑ Crisp, Melissa; Liu, Qian; Roux, Kyle; Rattner, J. B.; Shanahan, Catherine; Burke, Brian; Stahl, Phillip D.; Hodzic, Didier (2006-01-02). „Coupling of the nucleus and cytoplasm: role of the LINC complex“. The Journal of Cell Biology. 172 (1): 41–53. doi:10.1083/jcb.200509124. ISSN 0021-9525. PMC 2063530. PMID 16380439. ↑ Zeng, X; et al. (2018). „Nuclear Envelope-Associated Chromosome Dynamics during Meiotic Prophase I.“. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 5: 121. doi:10.3389/fcell.2017.00121. PMC 5767173. PMID 29376050. ↑ Wilhelmsen, Kevin; Litjens, Sandy H. M.; Kuikman, Ingrid; Tshimbalanga, Ntambua; Janssen, Hans; van den Bout, Iman; Raymond, Karine; Sonnenberg, Arnoud (2005-12-05). „Nesprin-3, a novel outer nuclear membrane protein, associates with the cytoskeletal linker protein plectin“. The Journal of Cell Biology. 171 (5): 799–810. doi:10.1083/jcb.200506083. ISSN 0021-9525. PMC 2171291. PMID 16330710. ↑ Roux, Kyle J.; Crisp, Melissa L.; Liu, Qian; Kim, Daein; Kozlov, Serguei; Stewart, Colin L.; Burke, Brian (2009-02-17). „Nesprin 4 is an outer nuclear membrane protein that can induce kinesin-mediated cell polarization“. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (7): 2194–2199. Bibcode:2009PNAS..106.2194R. doi:10.1073/pnas.0808602106. ISSN 1091-6490. PMC 2650131. PMID 19164528. ↑ 11.0 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 Hetzer, Mertin (February 3, 2010). „The Nuclear Envelope“. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 2 (3): a000539. doi:10.1101/cshperspect.a000539. PMC 2829960. PMID 20300205. ↑ Georgatos, S. D. (April 19, 2001). „The inner nuclear membrane: simple, or very complex?“. The EMBO Journal. 20 (12): 2989–2994. doi:10.1093/emboj/20.12.2989. PMC 150211. PMID 11406575. ↑ Alberts (2008). „Chapter 17: The Cell Cycle“, Molecular Biology of The Cell, 5th, New York: Garland Science, გვ. 1079–1080. ISBN 978-0-8153-4106-2.  ↑ 14.0 14.1 Raab M, Gentili M, de Belly H, Thiam HR, Vargas P, Jimenez AJ, Lautenschlaeger F, Voituriez R, Lennon-Duménil AM, Manel N, Piel M (2016). „ESCRT III repairs nuclear envelope ruptures during cell migration to limit DNA damage and cell death“. Science. 352 (6283): 359–62. Bibcode:2016Sci...352..359R. doi:10.1126/science.aad7611. PMID 27013426. S2CID 28544308. ↑ Vargas; et al. (2012). „Transient nuclear envelope rupturing during interphase in human cancer cells“. Nucleus (Austin, Tex.). Nucleus. 3 (1): 88–100. doi:10.4161/nucl.18954. PMC 3342953. PMID 22567193. ↑ Lim; et al. (2016). „Nuclear envelope rupture drives genome instability in cancer“. Molecular Biology of the Cell. MBoC. 27 (21): 3210–3213. doi:10.1091/mbc.E16-02-0098. PMC 5170854. PMID 27799497. ↑ Hatch; et al. (2016). „Nuclear envelope rupture is induced by actin-based nucleus confinement“. Journal of Cell Biology. JCB. 215 (1): 27–36. doi:10.1083/jcb.201603053. PMC 5057282. PMID 27697922. ციტირების თარიღი: 24 March 2019. ↑ Mans BJ, Anantharaman V, Aravind L, Koonin EV (2004). „Comparative genomics, evolution and origins of the nuclear envelope and nuclear pore complex“. Cell Cycle. 3 (12): 1612–37. doi:10.4161/cc.3.12.1316. PMID 15611647. ↑ Martin W (2005). „Archaebacteria (Archaea) and the origin of the eukaryotic nucleus“. Curr. Opin. Microbiol. 8 (6): 630–7. doi:10.1016/j.mib.2005.10.004. PMID 16242992. ↑ Speijer D (2015). „Birth of the eukaryotes by a set of reactive innovations: New insights force us to relinquish gradual models“. BioEssays. 37 (12): 1268–76. doi:10.1002/bies.201500107. PMID 26577075. S2CID 20068849. ↑ Bernstein H, Bernstein C. Sexual communication in archaea, the precursor to meiosis. pp. 103-117 in Biocommunication of Archaea (Guenther Witzany, ed.) 2017. Springer International Publishing ISBN 978-3-319-65535-2 DOI 10.1007/978-3-319-65536-9