8.18:

8.18: Weitere subnukleäre Strukturen

Additional Subnuclear Structures

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Molecular Biology

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Additional Subnuclear Structures

8.17: The Nucleolus

8.19: Alternative RNA Splicing

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02:10 min

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November 23, 2020

Overview

The eukaryotic nucleus is a double membrane-bound organelle that contains nearly all of the cell’s genetic material in the form of chromosomes. It is rightly called the “brain” of the cell as it shoulders the responsibility of responding to various physiological processes, stress, altered metabolic conditions, and other cellular signals.

The nucleus contains many membrane-less subnuclear organelles or nuclear bodies, such as nucleoli, Cajal bodies, speckles, paraspeckles, etc. These nuclear bodies help to spatially compartmentalize the nuclear environment and create distinct sites for some specific biological reactions. Besides, their membrane-less structure allows better exchange of their components with the nucleoplasm.

For example, Cajal bodies, which are spherical nuclear bodies inside the nucleus, contain various RNAs and proteins involved in the assembly and modification of small nuclear RNPs. It is inside these Cajal bodies that snRNPs undergo final maturation. The mature snRNPs then transit to the interchromatin granule clusters or nuclear speckles, where they are stored along with other splicing factors. The speckles are generally observed in close proximity to the active genes within the nucleus. This facilitates the recruitment of splicing factors to the sites of active transcription.

The nuclear bodies have also been shown to epigenetically regulate gene expression and hence, have implications in human diseases. For example, loss of Cajal bodies in Zebrafish embryos has been shown to arrest their development, illustrating their importance in animal development.

Transcript

In einer eukaryotischen Zelle ist der Zellkern eines der komplexesten und gleichzeitig am besten organisierten Organellen.

Es erhält eine extrem dynamische Umgebung mit Hilfe vieler subnukleärer Strukturen, von denen jede eine einzigartige Funktion im Inneren des Kerns erfüllt.

Neben dem Nukleolus – dem prominentesten und am besten untersuchten Organell des Kerns – gibt es mehrere andere Kerndomänen oder Kernkörper, die im Inneren des Kerns existieren.

Cajalkörper und Interchromatin-Granulatcluster sind zwei solche funktionell spezialisierten Regionen.

Dabei handelt es sich beides um membranlose Strukturen, die je nach zellulärer Umgebung oder Zellzyklusstadium ihr Aussehen verändern können.

Cajal-Körper sind kugelförmige Strukturen, die mit Proteinen und RNAs angereichert sind. Sie können frei im Nukleoplasma gefunden werden oder physikalisch mit Histonen und snRNA-Genen assoziiert sein.

Sie sind die primären Stellen für den Aufbau von kleinen nukleären Ribonukleoproteinen oder snRNPs, die für das prä-mRNA-Spleißen verantwortlich sind.

Es ist auch in Cajal-Körpern, die RNA-Moleküle leiten, die als scaRNAs oder kleine Cajal-Körper-assoziierte RNAs bezeichnet werden, die posttranskriptionelle Modifikationen an einigen snRNAs durchführen.

Diese Modifikationen sind essentiell für den korrekten Zusammenbau und die Funktion der snRNPs beim Prä-mRNA-Spleißen.

Interchromatin-Körnercluster oder Speckles sind unregelmäßige, amorphe Strukturen, die im Nukleoplasma eines Wirbeltierzellkerns verteilt sind.

Speckles dienen als Lagerhaus für voll ausgereifte snRNPs und andere RNA-Prozesskomponenten.

Die hohe lokale Konzentration von RNA- und Proteinkomponenten in Cajalkörpern und Interchromatin-Granulaclustern hilft bei der schnellen Assemblierung und dem Transport von Ribonukleoproteinkomplexen zu den Transkriptions- und RNA-Verarbeitungsstellen im Zellkern.

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