Nukleus Zusammenfassung, Skripte von Molekularbiologie

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Vorlesung 5: Nukleus

Prokaryont: keine Zellkern (Nukleotid); zirkuläre DNA; extrachromosomale Plasmid; kein Nukleolus; starre Zellwand; 70S-Ribosomen; Vemehrung durch einfache Teilung/Sprossung

Eukaryont: membranumhüllter Zellkern; DNA verpackt in Chromosomen; mit Nukleolus; membranumgebene Organellen; 80S-Ribosomen; Vermehrung durch Mitose/Meiose

Kompartimentalisierung: zur Trennung zellulärer Reaktionsräume (erhöht Reaktionsrate ohne Mehrproduktion; geschwindigkeitslimitierende Reaktion wird durch Internmembransystem um 10fache erhöht)

 ohne Membran: RIbosomen, Cytoskelett

 einfache Membran: Peroxisomen, Lysosomen, Vakuolen, Golgi, ER

 doppelte Membran: Zellkern, Mitochondrien, Chloroplasten

Zellkern: Erbgut-Verpackung, Speicher der Erbinformation; mit Nukleoli + Ribosomen (+ weitere subnukleäre Strukturen); angrenzend an ER; mit Kernporen; Vorgänge (=Replikation,Transkription,Spleißen)

 nukleäre Strukturen: ER, Kernporen, peripheres Heterochromatin, MIkrotubuli, Cetromere, DNA+Proteine (Chromatin); RNA, Lamina, äußere/innere Membran

 subnukleäre Strukturen: Nukleolus, Speckles, GEMs, Cajal bodies, PML-bodies

Kernporen (Proteinkomplexe): mit nuclear basket an nuclear Fibrillen ins Kerninnere zeigend; Komplexe mit 8-facher Radiärsymmetrie (keine Löcher), ca. 4000 pro Zellkern

NUPs (Nucleoporine mit FG-Repeats): 30 Proteine; liegen in en Kernporen + interagieren mit Transportrezeptoren auf Importinen/Exportinen (bilden 3D-Netzwerk)

DNA-Verpackung/Chromosomen: spezialsierte Proteine binden + falten DNA in höhere Organisationsordnung aus Windungen/Schlaufen; Chromatin muss trotz Verpackung zugänglich bleiben (wichtig für Replikation, Reparatur, Transkription); DNA + Proteine = Chromatin

Cohäsin: molekulare Klammern, die Chromatide zusammenhalten

Nukleolus (Kernkörperchen): 2-3 pro Zellkern aus RNA+Proteinen bestehend; Produktion von Ribosomem für Proteinbiosynthese (sind Ribosomen-Fabriken) + Import ribosomaler Proteine aus dem Cytoplasma/Export ribosomaler Untereinheiten ins Cytoplasma für Proteinsynthese; 40S + 60S Unterheiten > 80S Ribosom; in Nachbarschaft mit NOR

 NOR: Nukleolus-organisierende Region der akrozentrischen Chromosomen (es gibt 5 akrozentrische C.); enthält rRNA-Gene (ribosomale RNA)

 Nukleolus mit fibrillären + granulären Bereichen: Pars fibrosa (unterteilt in fibrilläre und dicht fibrilläre Komponenten; Transkription) + Pars granulosa (größter Teil des Nukleolus; Synthese prä-ribosomaler Partikel wie rRNA, Proteine)

Transport: durch Exportine/Importine; wenige Moleküle jkönnen durch die Poren diffundieren; aktiver Transport durch Pore (unter ATP-Verbrauch) nötig

 RAN: GTPase; aktiviert Import-/Export-Rezeptoren; molekularer Schalter

Export (vom Kern > Zytoplasma): tRNAs, mRNAs, miRNAs, ribosomale Untereinheiten, Transkriptionsfaktoren

Import (vom Zytoplasma > Kern): Poylmerasen, Histone, genregulatorische Proteine, Transkriptionsfaktoren, ribosomale Proteine, RNA-prozessierende Protene

Nuclear Import: Cargo mit NLS (nuclear localisation signal) bindet an Nuclear Import-Rezeptor > FG-Repeats der NUPs ziehen Rezeptoren zur nukleären Seiten > RAN-GTP bindet (zur Abgabe von Cargos); nach Abgabe: leerer Rezeptor (der noch RAN-GTP gebunden hat) wird über Pore zurück ins Cytosol transportiert (GTP wird hydrolysiert, RAN wieder inaktiv)

Nuclear Export: Cargo NES (nuclear export signal) bindet Shuttle Proteine (Exportrezeptoren) > bindet an RAN-GTP im Nukleus > Cargo wird nach Außen freigegeben

Signale beim Transport (befindet sich in der Peptidsequenz, der zu transportierenden Proteinen)

Nuclear Import: NLS; basisch (Aminosäuren Arg, Lys)

Nuclear Export: NES, leucinreich (Aminosäure Leu); hydrophob