S1 cytofizjologia

Otoczka jądrowa

• oddziela nukleoplazmę od cytoplazmy

• jest dynamiczną strukturą przystosowaną do intensywnej wymiany jądrowo-cytoplazmatycznej (→ Odbywa się ona przez kanały w otoczce, w których

  zlokalizowane są wyspecjalizowane struktury zwane

  jądrowymi kompleksami porowymi.)

Składniki DNA

Nośnik informacji genetycznej - DNA, jest zbudowany z nukleotydów. Szkielet łańcucha stanowi cukier-deoksyryboza połączona z grupą fosforanową. Trzeci składnik DNA stanowi jedna z 4 zasad: dwóch purynowych (adeniny i guaniny) i 2 pirymidynowych (cytozyny i tyminy). Sekwencja zasad decyduje o zapisie informacji genetycznej. W dwuniciowej helisie zasady obu łańcuchów łączą się zgodnie z regułą komplementarności: adenina z tyminą, a guanina z cytozyną.

Struktura DNA

Łańcuchy polinukleotydowe skręcone są w prawoskrętną, dwuniciową helisę o średnicy 2 nm. Jeden skręt helisy o długości 3,4 nm zawiera 10 par nukleotydów. Jest to najczęściej występująca forma przestrzenna DNA określana jako DNA B. Plastyczność DNA sprawia, że może on tworzyć lewoskrętną helisę zwaną DNA Z, o nieco mniejszej średnicy i zygzakowatym kształcie szkieletu fosforanowo-cukrowego. Niekiedy DNA formuje się w konfigurację DNA A o największej średnicy.

Replikacja DNA

Powielanie DNA jest złożonym, wieloetapowym, wieloenzymatycznym procesem, w którym uczestniczą helikazy - enzymy rozplatające podwójną helisę, SSB -Białka stabilizujące jednoniciowy DNA, prymazy -rozpoczynające replikację, białka ruchomej obręczy, umożliwiające polimerazie DNA polimeryzację nukleotydów w nowo powstającym łańcuchu polinukleotydowym. W tym bardzo dokładnym mechanizmie zdarzają się błędne sparowania nukleotydów, które są korygowane podczas procesu zwanego redagowaniem

Mechanizmy naprawy DNA zapewniają

Wierność repolaryzacji oraz stabilność genomu.

Błędy w sekwencji DNA, występujące bardzo rzadko w czasie replikacji, są natychmiast usuwane przez aparat replikacyjny. Nierozpoznane i nieusunięte defekty struktury DNA prowadzą do powstania mutacji.

Cząsteczka DNA w chromatynie, łącząc się z białkiem,

tworzy kompleks →

włókno deoksyrybonukleoproteinowe (DNP).

Głównym składnikiem białkowym chromatyny są

4 klasy histonow: H2A, H2B, H3 i H4. Histon HI różni się od histonow rdzeniowych i pełni inną funkcję. Białka niehistonowe (NHP) są zaangażowane w replikację i naprawę DNA oraz ekspresję genów. Podstawową strukturą chromatyny jest włókno nukleosomowe (nukleofilament) składające się z nukleosomów oraz tzw. łącznikowego DNA. Strukturę wyższego rzędu chromatyny interfazalnej tworzy solenoid, powstały w wyniku superspiralizacji włókna nukleosomowego. W wyniku dalszej kondensacji chromatyny powstają duże pętle liczące 60-100 kpz, zakotwiczone w macierzy jądrowej.

Przestrzeń interchromatynowa

Przestrzeń ograniczona otoczką jądrową między przylegającymi do niej i rozrzuconymi w nukleoplazmie skupieniami chromatyny skondensowanej. Zawiera wiele struktur ziarnistych i włóknistych o rybonukleoproteinowym składzie oraz chromatynę rozproszoną (euchromatynę).

RNP

Struktury RNP przestrzeni interchromatynowej są morfologicznym wykładnikiem transkrypcji, metabolizmu i transportu kwasów nukleinowych oraz syntezy białek. W strefie brzeżnej chromatyny skondensowanej wyróżnia się włókna i ziarna perychromatyny odnoszące się do transkrypcji i formowania mRNA. Ponadto kontrastowanie preferencyjne z EDTA, różnicujące struktury zawierające DNA i RNA, pozwala uwidocznić w przestrzeni interchromatynowej włókna i ziarna interchromatyny, a także niejednolitą grupę struktur o niezupełnie poznanej biogenezie i funkcji - ciałka jądrowe.

Jąderko - struktura i funkcje

Jąderka są aktywnymi domenami jądra komórkowego związanymi z syntezą prekursorów rybosomów. Podstawowe ich składniki to: ośrodki włókniste, gęsty składnik włóknisty, składnik ziarnisty, chromatyna związana z jąderkiem oraz wakuole jąderkowe. Ze względu na rozmieszczenie oraz proporcje składników jąderka można wyróżnić kilka typów morfologiczno-czynnościowych jąderek. Wysoką aktywność transkrypcyjną reprezentują jąderka gąbczaste i zwarte. Jąderka z segregacją składników oraz jąderka resztkowe są morfologicznym wyrazem zahamowania syntezy rRNA.

Wysoką aktywność transkrypcyjną reprezentują jąderka

Gąbczaste i zwarte

Transkrypcja RNA

Jest to proces przepisywania informacji zapisanej w kolejności nukleotydów DNA na sekwencję nukleotydów w łańcuchu mRNA lub rRNA. Transkrypcja jest procesem wieloetapowym, w wyniku którego powstaje pierwotny transkrypt - pre--mRNA lub pre-rRNA. W procesie dojrzewania RNA (ang. splicing) uczestniczą liczne białka oraz niskocząsteczkowe RNA.

rDNA

Wspólna jednostka transkrypcyjna genu rDNA zawiera 3 rodzaje sekwencji nukleotydowych: sekwencje przepisywane i obecne w dojrzałych rRNA, sekwencje rozdzielające poszczególne jednostki matrycowe w tandemach oraz sekwencje transkrybowane i obecne w pierwotnym transkrypcie, które zostają wycięte w czasie dojrzewania pre-rRNA. Sekwencje regulujące funkcję rDNA leżą w obrębie sekwencji nieprzepisywanych.

Morfologia rybosomowych kompleksów transkrypcyjnych

Aktywne geny rybosomowe widoczne są po zupełnym rozproszeniu chromatyny w postaci „choinek". Często ułożone są parami rozdzielonymi przez sekwencje nieprzepisywane. Włókna DNA są gęsto pokryte wzrastającymi w kierunku transkrypcji łańcuchami transkryptów, u podstawy których znajdują się cząsteczki Pol i RNA.

RNA a DNA

Jednoniciowy pofałdowany przestrzennie RNA różni się od cząsteczki DNA obecnością w swoim składzie rybozy zamiast deoksyrybozy oraz uracylu zamiast tyminy

Jądro komórkowe jest

przedziałem komórki eukariotycznej, w którym jest zgromadzona prawie cała informacja genetyczna (99% genomu jest zawarte w jądrze, resztę stanowi mitochondrialny DNA). Dzięki temu jądro kontroluje najważniejsze funkcje komórki: replikację DNA i proces transkrypcji. Wielkość jądra, jego kształt, a także organizacja materiału genetycznego zależą przede wszystkim od stanu czynnościowego i typu komórki.

W komórkach młodych, intensywnie proliferujących, o dużej aktywności metabolicznej znajdują się

duże kuliste jądra z wyraźnym jąderkiem i chromatyną rozproszoną

W komórkach dojrzałych

jądra przyjmują mniej regularne kształty

W komórkach starych o małej aktywności metabolicznej

zmianom kształtu jądra towarzyszy kondensacja (karyopyk-nosis) lub fragmentacja (karyorhexis) chromatyny. Zmiany te są spostrzegane także w różnych stanach chorobowych

Kształt i wielkość jądra zmieniają się również w poszczególnych fazach cyklu komórkowego.

Kuliste i niewielkich rozmiarów jądra widoczne w fazie Gl, z chwilą przejścia w fazę G2 zwiększają swoje rozmiary, przyjmując mniej regularne kształty. Średnica większości jąder mieści się w przedziale 3,5-20 mikrometrów (chyba).

Gdzie nie ma jądra?

Jądro jest stałymelementem wszystkich komórek organizmu z wyjątkiemdojrzałych krwinek czerwonych u ssaków i człowieka oraz warstwy rogowej naskórka

Podział komórek ze względu na liczbę jąder

Większość komórek ma jedno jądro (monokariocyty).Rzadziej obserwuje się komórki dwujądrzaste (bikariocyty, np. hepatocyty) lub wielojądrzaste (polikariocyty), których przykładem są osteoklasty

przestrzeń między skupieniami chromatyny

Interchromatyna

w ultrastrukturze jądra interfazalnego można wyróżnić strefy (domeny), którym przypisywane są określone funkcje. Są to:

1. otoczka jądrowa,

2. macierz jądrowa,

3. chromatyna skondensowana (heterochromatyna),

4. chromatyna rozproszona (euchromatyna),

5. jąderka,

6. strefa perychromatyny:

a. ziarna perychromatyny,

b. włókna perychromatyny,

7. strefa interchromatyny:

a. ziarna interchromatyny,

b. włókna interchromatyny,

8. ciałka jądrowe.

Otoczka jądrowa

• jest dynamiczną i asymetryczną strukturą oddzielającą zawartość nukleoplazmy jądra komórkowego od cytoplazmy.

• Otoczka zanika w późnej profazie, rozpadając się na pęcherzyki, a odtworzeniu ulega z udziałem siateczki sarkoplazmatycznej w telofazie.

• Wymiana jądrowo--cytoplazmatyczna odbywa się w ściśle określonych miejscach zwanych porami jądrowymi (nukleoporami) z udziałem złożonych strukturalnie

  jądrowych kompleksów porowych (ang. NPC)

W obrębie otoczki jądrowej wyróżnia się:

1. wewnętrzną błonę jądrową od strony nukleoplazmy,

2. zewnętrzną (cytoplazmatyczną) błonę jądrową,

3. przestrzeń okołojądrową (perynukleama), zawartą między obiema błonami, o szerokości ok. 40 nm,

4. pory jądrowe zawierające jądrowe kompleksy porowe,

5. blaszkę jądrową (lamina), przylegającą do wewnętrznej powierzchni błony strukturę białkową, wchodzącą w skład macierzy jądrowej (ang. nuclear matrix).

Błony wewnętrzna i zewnętrzna otoczki jądrowej

wykazują asymetrię strukturalną i czynnościową związaną z: obecnością rybosomów na błonie zewnętrznej, jej bezpośrednim kontaktem z RER, związkiem błony wewnętrznej z blaszką jądrową, różnorodnym składem białkowym obu błon

Otoczka jądrowa-transport

Otoczka jądrowa, stanowiąc barierę między jądrem a cytoplazmą, wybiórczo i aktywnie uczestniczy w transporcie RNA do cytoplazmy. W kierunku przeciwnym przenoszone są natomiast białka strukturalne i czynnościowe, m. in. enzymy (polimerazy), czynniki transkrypcyjne, niskocząsteczkowe RNA.

Jądrowy kompleks porowy- co to i ich liczba

Jądrowy kompleks porowy jest wyspecjalizowaną strukturą osadzoną w obrębie poru jądrowego o średnicy 120-150 nm. Liczba kompleksów porowych w otoczce jądra komórkowego zależy od wieku, aktywności metabolicznej oraz typu komórki. Przeciętnie w komórkach eukariotycznych znajduje się 10-20 porów/mm2, co w hepatocytach stanowi 3000-7000 porów. W otoczce jądrowej komórek o wysokiej aktywności metabolicznej ich liczba może sięgać aż 50 mln

Każdy kompleks porowy (budowa→ pierścienie)

jest złożoną cylindryczną strukturą białkową o kształcie oktagonalnym. Cylinder ten tworzą 3 współosiowo ułożone pierścienie:

1. pierścień cytoplazmatyczny - od strony blaszki zewnętrznej otoczki jądrowej,

2. pierścień jądrowy od strony nukleoplazmy,

3. kompleks 8 promieniście wpuklających się do kanału segmentów (zrąb podstawowy) przypominających szprychy koła, tworzących kompleks kanału centralnego.

Jądrowy kompleks porowy jest zakotwiczony w otoczce jądrowej przez jedną z czterech podjednostek, z których każda jest zbudowana

ze szprych zrębu podstawowego. Ułożenie podjednostek sąsiadujących szprych sprawia, iż między leżącymi obok siebie szprychami a błoną otoczki jądrowej powstaje 8 kanałów peryferycznych (obwodowych) o średnicy 10 nm. Kanały te przypuszczalnie są miejscem dyfuzji biernej jonów i cząsteczek o niewielkiej średnicy. W pierścieniu cytoplazmatycznym jest zakotwiczonych 8 filamentów białkowych o długości do 100 nm. Podobne filamenty zakotwiczone w pierścieniu wewnętrznym biegną promieniście w kierunku pierścienia końcowego, tworząc strukturę o średnicy 30-50 nm, przypominającą koszyk. W strukturach jądrowego kompleksu porowego zidentyfikowano kilkadziesiąt polipeptydów określanych mianem nukleoporyn.

Nukleoporyny

Białka te odgrywają istotną rolę w przekaźnictwie jądrowo-cytoplazmatycznym. Kanał centralny jądrowego kompleksu porowego często, chociaż nie zawsze, zawiera strukturę określaną mianem kompleksu kanału centralnego lub transportera, czopu, a wcześniej ziarnistości centralnej. Zmienność ultrastruktury tego kompleksu sugeruje, iż reprezentuje on transportowaną molekułę (kargo) przechodzącą przez jądrowy kompleks porowy

Blaszka jądrowa

• jest stałą strukturą o grubości 10-100 nm przylegającą do nukleoplazmatycznej powierzchni otoczki jądrowej, składającą się z sieci delikatnych włókienek białkowych.

• Fibryle blaszki jądrowej są utworzone przez białka klasy lamin, stanowiące ok. 25-50% białek otoczki. U ssaków wyróżnia się 3 rodzaje lamin: A, B, C. Ze względu na duże podobieństwo składu aminokwasowego oraz struktury lamin do filamentów pośrednich, są one zaliczane do białek szkieletu jądra

• Białka blaszki jądrowej stanowią zrąb dla otoczki jądrowej i porowego kompleksu jądrowego, nadając odpowiedni kształt jądru komórkowemu.

• Laminy są zaangażowane w proces fragmentacji i odbudowy otoczki w czasie podziału mitotycznego.

• Blaszka jądrowa uczestniczy ponadto w organizacji strukturalnej chromatyny, będąc miejscem umocowania pętli

  chromatynowych.

• Laminy, łącząc się z wewnętrzną błoną otoczki jądrowej, określają także kształt jądra.

Laminy

Laminy są zaangażowane w proces fragmentacji i odbudowy otoczki
w czasie podziału mitotycznego.

Laminy, łącząc się z wewnętrzną błoną otoczki jądrowej, określają także kształt jądra.

Wymiana jądrowo-cytoplazmatyczna

Otoczka jądrowa pełni istotną rolę w selektywnej, dwukierunkowej wymianie jądrowo-cytoplazmatycznej. Kanały peryferyczne jądrowych kompleksów porowych w wyniku nieselektywnej dyfuzji biernej umożliwiają przemieszczanie jonów, metabolitów, protein poniżej 40 kDa. Transport przez kanał centralny kompleksu poru ma charakter aktywny i służy przechodzeniu cząstek większych o charakterze RNP, a także polimeraz i lamin.

Większe cząsteczki protein wymagają specyficznego przenośnika do transportu jądrowo-cytoplazmatycznego. Struktura kanału centralnego uniemożliwia swobodne przechodzenie cząsteczek niejądrowych. Proteiny przemieszczające się przez pory jądrowe posiadają krótkie sekwencje sygnałowe aminokwasów (NLS oraz NES). Sygnały te są rozpoznawane przez białka transportowe, zwane importynami i eksportynami. Umożliwia to przemieszczenie tych białek przez kompleks porowy.

NLS -nuclear localization signals-może występować w dwóch postaciach.

Podstawowe typy NLS są rozpoznawane przez importynę alfa. Przenosi ona białko zawierające podstawowy typ NLS w połączeniu z importyną Beta. Rodzina białek importyny Beta może rozpoznawać niektóre NLS i transportować je przez kompleks porowy samodzielnie. Kompleks przenoszonego białka z importyną w trakcie przemieszczania się do jądra w obrębie kompleksu poru wchodzi w przejściową interakcję z białkami (zawierającymi szereg powtórzeń fenyloalanina-glicyna), zwanymi nukleoporynami FG

Nukleoporyny FG

Wchodzą w przejściową reakcje z kompleksem przenoszonego białka z importyną w trakcie przemieszczania w obrębie poru. Zawierają szereg powtórzeń fenyloalanina-glicyna

W obrębie jądra związanie formy Ran-GTP z importyną Beta doprowadza do

zmian konformacyjnych, w wyniku których od importyny odłączają się transportowane białka (kargo). Zmiana konformacji białka Ran w zależności od jego wiązania GTP lub GDP wpływa na siłę interakcji tego białka z transportowanym kompleksem. Importyny powracają do cytoplazmy, by uczestniczyć w kolejnej rundzie transportu

Również wymiana w kierunku przeciwnym, z jądra do cytoplazmy, głównie cząstek RNP (RNA + białko)

odbywa się przez jądrowy kompleks porowy. Sekwencja sygnałowa eksportu jądrowego (NES), bogata w leucynę, jest rozpoznawana przez CRM1/ /eksportynęl. Czynnik CRM1 z rodziny importyn, wiążąc Ran-GTP, tworzy z przenoszonym białkiem trójczłonowy kompleks. Po przejściu przez kompleks porowy uwolnienie przenoszonego białka następuje w wyniku konwersji Ran-GTP do Ran-GDP. Niezależnie od jądrowego importu niektóre proteiny z rodziny importyn p, liczącej ok. 20 białek, uczestniczą w transporcie w obu kierunkach

Nazwą macierzy jądrowej jest określana

pozachromatynowa struktura pozostała po trawieniu jądra komórkowego buforami o wysokiej sile jonowej, niejonowymi detergentami i nukleazami.

Strukturę białkowej macierzy jądrowej tworzą trzy elementy odpowiadające określonym domenom jądra komórkowego:

1. blaszka jądrowa z jądrowymi kompleksami porowymi,będąca pozostałością otoczki jądrowej,

2. jąderka resztkowe,

3. włóknisto-ziarnista sieć pozająderkowa znajdująca się w przestrzeni interchromatynowej, tworząca tzw. macierz wewnętrzną

W skład macierzy jądrowej wchodzi

ok. 98% białek oraz niewielkie ilości kwasów nukleinowych i fosfolipidów

Macierz jądrową tworzą

włókienka o średnicy 3-5 nm, składające się z charakterystycznych białek zwanych matrynami. Wśród niehistonowych białek macierzy wyizolowano: laminy, białka Ag-NOR, aktynę, białka rybonukleoprotein jądrowych. Poza włóknami, zwanymi także matrycyną, strukturę macierzy tworzą także gęste elektronowo ziarna o średnicy 15 nm. Ziarna te są kojarzone ze składnikiem ziarnistym jąderka, co sugeruje udział macierzy jądrowej w wymianie jądrowo-cytoplazmatycznej

Macierz jądrowa jest dynamiczną strukturą uczestniczącą aktywnie w metabolizmie jądra. Spośród najważniejszych hipotetycznych funkcji macierzy należy wymienić:

1. udział macierzy jądrowej w organizacji strukturalnej jądra oraz w tworzeniu konfiguracji przestrzennej chromatyny,

2. odgrywanie roli w procesie replikacji DNA; z filamentami macierzy są związane wieloenzymatyczne kompleksy replikacyjne,

3. uczestnictwo w regulacji ekspresji genów,

4. udział w transkrypcji i dojrzewaniu pre-rRNA oraz hnRNA, a także transporcie prekursorów rybosomów do cytoplazmy,

5. wiązanie hormonów steroidowych przez struktury macierzy jądrowej,

6. zaangażowanie w proces wirogenezy; fosforylacja białek wirusowych,

7. wiązanie karcynogenów

Zawartość DNA skorelowana jest z

łączną długością chromosomów, a nie ich liczbą. Każdy chromosom buduje jedna cząsteczka DNA, co sprawia, że liczba cząsteczek DNA równa jest liczbie chromosomów.

Cząsteczka DNA jest polimerem, w którym podstawowymi jednostkami jego organizacji -monomerami, są

deoksyrybonukleotydy.

Dlatego cząsteczkę DNA można nazwać polinukleotydem

Deoksyryboza

Jest 5-węglowym cukrem, który swoimi grupami hydroksylowymi przy węglu 5' i 3' łączy się z grupami fosforanowymi, tworząc szkielet cukrowo--fosforanowy.

Deoksyryboza, łącząc się z zasadą purynową lub pirymidynową, tworzy nukleozyd. Nukleozyd wraz z przyłączoną grupą fosforanową tworzy jeden z czterech nukleotydow (dA, dT, dG, dC), różniących się rodzajem zasady

Nukleotydy połączone wiązaniami ..?.. tworzą długie łańcuchy o szkielecie cukrowo-fosforanowym.

kowalencyjnymi

Łączenie komplementarnych par zasad

umożliwia najbardziej ekonomiczne pod względem energetycznym uformowanie dwuniciowej helisy. Reguła komplementarności zasad determinuje sekwencję nukleotydow równoległego łańcucha polinukleotydowego.

reguła Chargaffa

Reguła komplementarności zasad wymusza proporcje nukleotydow purynowych i pirymidynowych. Wynika z niej, że stosunek A do T i G do C wynosi 1:1

Jeżeli jeden łańcuch ma polarność 3'->5',

to drugi komplementarny do niego 5'→3'.

Stosunek sumy adeniny i tyminy do sumy guaniny i cytozyny (A+T/G+C)

jest wartością stałą i charakterystycznądla określonego gatunku. U człowieka dna stosunek ten wynosi 1,4:1.

DNA ludzkie

Średnica helisy wynosi 2 nm. W dwóch łańcuchach, skręconych zgodnie z ruchem wskazówek zegara, na jeden skręt helisy przypada 10 nukleotydów. Ponieważ odległość między nukleotydami wynosi 0,34 nm (odpowiednio do odległości aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym), można wyliczyć skok spirali DNA, który wynosi 3,4 nm. U człowieka DNA zawiera 5,6 x 10^9 polinukleotydów, co odpowiada długości łańcucha DNA równej 1,74 m

cztery poziomy organizacji DNA

Kolejność nukleotydów w łańcuchu polinukleotydowym określa jego strukturę pierwszorzędową. Dwa łańcuchy połączone na zasadzie komplementarności wiązaniami wodorowymi w podwójnej helisie tworzą jego strukturę drugorzędową. Strukturę trzeciorzędową cząsteczka DNA przyjmuje dzięki charakterystycznemu ułożeniu przestrzennemu helisy. Do zaburzenia organizacji przestrzennej DNA dochodzi podczas procesu denaturacji.

Formy DNA

Cząsteczka DNA może występować w formie kolistej lub liniowej, a u niektórych wirusów nawet w formie jednoniciowej. Podwójna helisa DNA może ponadto występować w różnych formach przestrzennych określanych jako DNA A, DNA B i DNA Z. W najbardziej rozpowszechnionej formie przestrzennej, jaką jest DNA B, podwójna nić DNA uformowana w prawoskrętną helisę wytwarza dwie bruzdy określane jako rowek większy i rowek mniejszy. Struktura DNA B jest formą typową dla roztworów fizjologicznych. Jej konfiguracja przestrzenna odpowiada opisanej wyżej helisie. Struktura DNA Z jest helisą lewoskrętną, której szkielet fosforanowo-cukrowy ma charakterystyczny zygzakowaty kształt. Taką konfigurację helisa przyjmuje, gdy nukleotydy purynowe i pirymidynowe występują w łańcuchu DNA naprzemiennie. Helisa DNA Z ma mniejszą średnicę w porównaniu z formą DNA B. Układ szkieletu cukrowo-fosforanowego DNA Z sprawia, że w tej formie helisy można wyróżnić tylko jeden rowek. Konfiguraqa DNA A jest rzadko Występującą formą alternatywną DNA o największej średnicy helisy i najmniejszym skoku jej uzwojenia.

Proces replikacji jest katalizowany przez kompleks enzymatyczny zwany

aparatem replikacyjnym.

Aparat replikacyjny

W jego skład wchodzą enzymy rozplatające helisę DNA, białka stabilizujące jednoniciowy DNA, polimerazy DNA. Na każdym z łańcuchów DNA w sposób wysoce skoordynowany, z bardzo dużą szybkością (w komórkach eukariotycznych 50 nukleotydów/s) są montowane komplementarne łańcuchy potomne.

Początek replikacji

Proces replikacji rozpoczyna się z udziałem białek inicjujących replikację w swoistym miejscu, zwanym miejscem inicjacji lub ori (ang. origin). Określone sekwencje nukleotydów dwuniciowego DNA są rozpoznawane przez białka inicjujące i oddzielające oba łańcuchy podwójnej helisy DNA (helikazy DNA). Następnie inne białka, zwane białkami wiążącymi jednoniciowy DNA (ang. SSB, single strand binding), stabilizują pojedyncze łańcuchy DNA tworzące widoczne w ME widełki replikacyjne. Każda z nici rozplecionego DNA służy jako matryca, wzdłuż której przesuwa się aparat replikacyjny

Widełki replikacyjne

Rozpleciona struktura dwuniciowego DNA przyjmuje charakterystyczny kształt przypominający literę Y, dlatego nosi nazwę widełek replikacyjnych. W każdym miejscu rozpoczynającym replikację powstaje para przeciwstawnie ułożonych widełek replikacyjnych. W obrębie widełek replikacyjnych proces replikacji odbywa się dwukierunkowo

Polimeryzację nukleotydów w nowo powstającym łańcuchu katalizuje

polimeraza DNA. Przyłączanie nukleotydu do grupy hydroksylowej na końcu 3' łańcucha polinukleotydowego oraz wytworzenie wiązania fosfodiestrowego na końcu 5' przyłączonego nukleotydu sprawia, że nowy łańcuch polinukleotydowy powstaje zawsze w kierunku 5'->3'. Kolejność polimeryzacji wyznacza sekwencja nukleotydów matrycowego DNA. Proces polimeryzacji przebiega dzięki dostarczaniu energii, której źródłem jest hydroliza ATP. Polimeraza DNA jest najważniejszym enzymem aparatu replikacyjnego, ciągle związanym i poruszającym się wzdłuż nici DNA.

Dodatkowe białka aparatu replikacyjnego

umożliwiają rozpoznanie miejsca startu i w sposób skoordynowany umożliwiają sprawną syntezę łańcuchów potomnych.

Przebieg replikacji: Do rozpoczęcia syntezy potrzebny jest enzym

polimeryzujący na matrycy DNA krótki 9-10-nukleotydowy fragment RNA, służący jako starter (ang. primer). Enzym ten nosi nazwę

Prymazy

Po utworzeniu startera

polimeraza DNA zgodnie z regułą komplementarności zasad przyłącza nukleotydy w kierunku 5’→3' w przeciwbieżnych łańcuchach DNA widełek replikacyjnych. Na łańcuchu o kierunku 5'->3' synteza odbywa się w sposób ciągły, stąd powstały na tym łańcuchu matrycowym łańcuch potomny nosi nazwę nici wiodącej.

Drugi łańcuch potomny powstały na matrycowym DNA, zorientowanym przeciwnie, tzn. od 3'—> 5', jest syntetyzowany w sposób nieciągły, w postaci krótkich 100-300 pnt (par nukleotydowych) fragmentów DNA (tzw. fragmentów Okazaki). Łańcuch polinukleotydowy syntetyzowany w sposób nieciągły jest nazywany

Nicią opóźnioną

Odmienny sposób syntezy łańcucha polinukleotydowego nici wiodącej i opóźnionej decyduje o

asymetrii widełek replikacvjnych

Ile potrzeba starterów

Do rozpoczęcia syntezy w miejscu ori nici wiodącej potrzebny jest ponadto jeden starter. Polimeryzacja na nici opóźnionej, gdzie replikacja odbywa się nieciągłe, wymaga natomiast wielu fragmentów starterowych RNA. Fragmenty Okazaki powstałe na nici opóźnionej są łączone kowalencyjnie w jeden łańcuch. Odbywa się to z udziałem dodatkowych białek enzymatycznych aparatu replikacyjnego. Najpierw usuwają one starterowy RNA, wymieniając go za pomocą nukleazy na fragmenty DNA. Inny enzym, zwany polimeraza naprawczą DNA, łączy poszczególne deoksyrybonukleotydy. W następnym etapie za pośrednictwem ligazy DNA odbywa się połączenie poszczególnych fragmentów DNA (fosforan końca 5' jednego fragmentu łączy się z końcem 3' hydroksylowym następnego fragmentu polinukleotydowego)

Wydłużanie łańcucha potomnego DNA

odbywa się w ścisłym powiązaniu z przesuwaniem aparatu replikacyjnego wzdłuż nici DNA. Kluczowe znaczenie polimerazy DNA w tym działającym w sposób skoordynowany aparacie, wynika nie tylko z możliwości katalizowania reakcji polimeryzacji, ale także z możliwości korygowania błędnego parowania nukleotydów

Proces korygowania błędów replikacji nosi

nazwę

redagowania

W czasie redagowania

polimeraza przyłącza nowy nukleotyd tylko w przypadku poprawnego sparowania poprzedzającego nukleotydu. Takie działanie polimerazy podczas redagowania jest możliwe dzięki jej aktywności nukleazowej w kierunku przeciwnym do kierunku replikacji (3'-»5'). Aktywność nukleazowa polimerazy ujawnia się tylko w przypadku źle sparowanych poprzedzających nukleotydów. Nienaprawione w procesie redagowania błędy replikacji powodują mutacje, zmieniające strukturę DNA. Mutacje są powielane w kolejnych cyklach replikacyjnych.

Białko ruchoma obręcz

Białko to umożliwia ślizgowe ruchy polimerazy wzdłuż łańcucha DNA. Białko ruchomej obręczy zabezpiecza ścisłe połączenie polimerazy z matrycą DNA, tworząc pierścień, który łącząc się z polimerazą, ułatwia jej ruch postępowy wzdłuż matrycowego DNA. Na nici opóźnionej białko ruchomej obręczy po syntezie każdego fragmentu polinukleotydowego jest uwalniane od DNA

Naprawa przez bezpośrednią rewersję uszkodzenia

Jest to jednoetapowy proces naprawczy, w czasie którego zostaje zachowana integralność łańcucha DNA. Ten rodzaj naprawy odbywa się z udziałem enzymów naprawczych: metylotransferazy oraz fotoliazy DNA. Metylotransferaza katalizuje przeniesienie grup alkilowych z zasad azotowych na cysteine będącą wewnętrznym akceptorem. Najwyższą jej aktywność wykazano w wątrobie człowieka, najniższą w komórkach prekursorowych szpiku. Interesujące jest zmniejszenie ekspresji genu metylotransferazy w komórkach nowotworowych, ponieważ wiele nowotworów wykazuje dużą oporność na chemioterapię czynnikami alkilującymi. Fotoliazy DNA usuwają dimery pirymidynowe oraz rozszczepiają fotoprodukty pirymidynowe z utworzeniem zasad, które wchodziły w skład tych fotoproduktów.

Naprawa przez wycinanie zasad azotowych

W pierwszym etapie naprawy przez wycinanie zasad azotowych następuje hydroliza wiązania glikozydowego między zmodyfikowaną zasadą a pierścieniem cukrowym. Dokonują tego glikozylazy DNA. Jest to grupa dobrze rozpoznanych kilkunastu enzymów, różniących się swoistością substratowa. W wyniku ich działania w łańcuchu DNA powstaje wolne miejsce, określane miejscem AP (ang. acceptor place). W następnym etapie miejsca te są rozpoznawane przez endonukleazy określane jako endonukleazy AP, które hydrolizując wiązanie 5'-fosfodiestrowe między nukleotydem po stronie 5' uszkodzenia a deoksyrybozą już pozbawioną zasady azotowej, przecinają łańcuch DNA. W kolejnym etapie są usuwane resztki uszkodzonego nukleotydu. Powstaje w ten sposób ubytek w naprawianym łańcuchu, który wypełniają polimerazy DNA. W ostatnim etapie enzymy z grupy ligaz łączą fragmenty nici DNA w jeden łańcuch.

Naprawa przez wycinanie nukleotydów

po rozpoznaniu uszkodzenia, zależna od ATP endonukleaza nacina nić DNA po obu stronach uszkodzenia. Odbywa się to z udziałem całego kompleksu białek pomocniczych. HeUkazy razem z ATP przeprowadzają miejscowe rozwinięcie helisy DNA, ułatwiając przecięcie nici po obu stronach uszkodzenia. Uczestniczące w tym procesie endonukleazy trawią bowiem DNA w miejscach zetknięcia się pojedynczej nici z podwójną helisą; najpierw po stronie 3', a następnie po stronie 5' uszkodzenia. Wówczas 30-nukleotydowa sekwencja jednoniciowego DNA wraz z częścią białek pomocniczych zostaje rozłączona z DNA. W następnym etapie odbywa się synteza naprawcza nowej nici DNA na matrycy nici komplementarnej. Syntezę tę przeprowadza kompleks replikacyjny składający się z polimeraz DNA połączonych z PCNA i tzw. czynnikiem replikacyjnym C (ang. RFC, replication factor C) jako kofaktorami reakcji. Obydwa kofaktory biorą udział w inicjacji syntezy DNA. Po wypełnieniu powstałej przerwy przez komplementarny fragment naprawianej nici DNA jej końce są łączone przez ligazę DNA. Przedstawiony mechanizm naprawy przez wycinanie jest szlakiem podstawowym, usuwającym większość uszkodzeń DNA. Szybkość usuwania tych uszkodzeń zależy od stopnia zaburzenia drugorzędowej struktury DNA. Większe zniekształcenia podwójnej helisy DNA, wywołane przez promieniowanie ultrafioletowe, są usuwane znacznie szybciej niż niewielkiego stopnia zmiany struktury drugorzędowej.

Xeroderma pigmentosum

rak skóry występuje 1000-krotnie częściej niż w pozostałej populacji. W schorzeniu tym stwierdza się defekt genu kodującego jedną z helikaz uczestniczących w procesie naprawy DNA. W komórkach eksponowanych na światło słoneczne następuje nagromadzenie dimerów pirymidynowych, komórka nie dysponuje bowiem mechanizmami do ich usuwania. Zmiany skórne występują tylko u osób narażonych na promieniowanie słoneczne.

Alternatywną drogą naprawy przez wycinanie nukleotydów jest

szlak sprzężony z transkrypcją. Szlak ten uczestniczy w naprawie uszkodzeń, blokujących syntezę mRNA, przeprowadzaną przez polimerazę II RNA. Mechanizm naprawy w tym systemie nie jest do końca wyjaśniony, chociaż wiadomo, iż w komórkach ludzkich uczestniczą w nim białka określane jako CSA i CSB. Białka te zmieniają konfigurację przestrzenną chromatyny w taki sposób, że białka naprawcze mają ułatwiony dostęp do nici DNA.

Z defektem genów kodujących CSA i CSB

związany jest zespół Cockayne'a (CS), w którym występują zaburzenia transkrypcji i brak preferencyjnej naprawy transkrybowanego DNA. Chorzy z defektem białek naprawczych w zespole Cockayne'a charakteryzują się: karłowatym wzrostem, niedorozwojem umysłowym, postępującym zwyrodnieniem układu nerwowego, uszkodzeniem narządu wzroku i słuchu, małogłowiem, obniżeniem odporności, przyspieszeniem procesu starzenia.

Naprawa błędnie sparowanych zasad azotowych

Jest to system naprawczy uczestniczący w usuwaniu błędów aparatu replikacyjnego, które nie zostały skorygowane przez polimerazy DNA podczas replikacji. Usuwa także błędne sparowania powstałe w wyniku rekombinacji, jak również błędy będące skutkiem działania związków chemicznych. Znaczenie tego systemu naprawy jest tak duże, ponieważ błędy sparowania mogą być źródłem mutacji punktowych, jeżeli nie zostaną rozpoznane i usunięte. Dowiedziono, że mutacje genów kodujących niektóre białka tego systemu naprawczego są związane z występowaniem raka jelita grubego. Jeżeli u osoby, która odziedziczyła jeden uszkodzonygen, nastąpi mutacja drugiej kopii genu (np. w wyniku błędnego działania systemu naprawy źle sparowanych zasad), powstaje duże ryzyko transformacji nowotworowej. Źle sparowane zasady zaburzają geometrię helisy DNA i są rozpoznawane przez białka naprawiające. W następstwie tego przecinany jest fragment nowo zsyntetyzowanej nici. Następnie utworzoną lukę wypełniają poli-merazy DNA i ligaza DNA, dokonując połączenia końców nici. Przerwa w ciągłości nowo powstałej nici jest sygnałem dla białek uczestniczących w naprawie.

Przykładem mutacji punktowej jest niedokrwistość sierpowatokrwinkowa (drepanocytoza).

(adeniny na uracyl) sprawia, iż w łańcuchu aminokwasowym hemoglobiny kwas glutaminowy zostaje zastąpiony waliną. Zmienia to własności fizykochemiczne cząsteczki hemoglobiny zwanej HbS, która łatwiej podlega krystalizacji. Powstają agregaty krwinkowe, które utrudniają przepływ krwi przez narządy.Niedotlenienie tkanek charakteryzuje się bladościąpowłok (zawały), owrzodzeniami podudzi, zmianami kostnymi i neurologicznymi, uszkodzeniem serca i nerek, skłonnością do zakażeń.

Naprawa przez rekombinację

System naprawy przez rekombinację uczestniczy w naprawie pęknięć dwuniciowych. Następstwem zaburzeń tego systemu naprawy mogą być aberracje chromosomowe.Naprawa przez rekombinację w komórkach eukariotycznych jest związana z fazą cyklu komórkowego.W komórkach ssaków istnieją 3 szlaki naprawy pęknięć dwuniciowych: rekombinacja homologiczna, dopasowywanie pojedynczych nici DNA, rekombinacja niehomologiczna. W fazach Gl i wczesnej fazie S dominuje rekombinaqa niehomologiczna, a w późnej fazie S i G2 przeważa rekombinacja homologiczna.

Rekombinacja homologiczna

Rekombinacja homologiczna jest systemem naprawy pęknięć dwuniciowych, wykorzystującym do odtworzenia struktury chromosomu jego nieuszkodzony homolog. Po pęknięciu obu nici DNA, jedna z nich jest trawiona przez egzonukleazy, aż do wytworzenia odcinka jednoniciowego z wolnym 3' końcem. W następnym etapie jest on łączony z prawidłowym chromosomem homologicznym, który służy jako matryca dla odtwarzanej nici.

Dopasowywanie pojedynczych nici DNA

W tym systemie naprawczym białka naprawcze wykorzystują sekwencje powtórzone w sąsiedztwie pęknięcia do dopasowania i połączenia dwóch fragmentów DNA. Nici odcinków niehomologicz-nych między pęknięciami są przemieszczane poza helisę, a następnie wycinane bezpowrotnie. Decyduje to o stosunkowo dużej wierności tego szlaku naprawy

Rekombinacja niehomologiczna

Naprawa pęknięcia helisy w tym szlaku odbywa się z udziałem kinazy białkowej zależnej od DNA (DNA-PK). Enzym ten przyłącza się do końca dwuniciowego DNA. Jedna z dwóch podjednostek kinazy, o właściwościach zależnej od ATP helikazy, zapewnia orientację przestrzenną nici podczas procesu ligacji. Druga podjednostka przeprowadza fosforylację białek uczestniczących w naprawie pęknięcia helisy DNA.

włókno deoksyrybonukleinowe

(DNP)

Cząsteczka DNA występująca w połączeniu z histonami i białkami niehistonowymi

białka stanowiące połowę masy chromatyny

decydują o jej upakowaniu w struktury o różnym stopniu kondensacji.

Skład chromatyny

• Kompleks DNA, histonów, białek niehistonowych

• większość białek stanowią histony.

• Białka niehistonowe, których ilość jest zmienna i odnoszona do aktywności metabolicznej, cechuje duże zróżnicowanie własności fizykochemicznych.

• Grupa białek niehistonowych obejmuje także polipeptydy specyficzne dla tkanki, gatunku czy stanu czynnościowego jądra. W tej grupie wyróżnić można białka enzymatyczne - związane z syntezą i metabolizmem kwasów nukleinowych oraz modyfikujące białka jądrowe, białka regulatorowe -

  zaangażowane w proces transkrypcji, oraz białka

  strukturalne - wchodzące w interakcję z DNA i histonami,

  niewykazujące specyficzności tkankowej i gatunkowej.

Histony

Histony są białkami zasadowymi o stosunkowo niskiej masie cząsteczkowej wynoszącej 10-23 kDa. Histony zawierają dużo dodatnio naładowanych aminokwasów - lizyny i argininy (stanowią 20-30% ich sekwencji), oraz nieznaczne ilości cystyny i cysteiny. Dodatnie ładunki histonów umożliwiają ich silne, niekowalencyjne wiązanie z ujemnie naładowanymi resztami kwasu fosforowego szkieletu cukrowo-fosforanowego DNA. Różna zawartość lizyny i argininy w histonach, a także proporcje zawartości aminokwasów kwaśnych do zasadowych, pozwoliły wyróżnić 5 klas histonów: H2A, H2B, H3, H4, HI. Cztery pierwsze są określane mianem histonów rdzeniowych i występują w chromatynie w podobnych ilościach. Histony nie wykazują swoistości gatunkowej w odniesieniu do sekwencji aminokwasów. Określony organizm zwierzęcy ma zazwyczaj kilka różniących się histonów określonej klasy, ulegających ekspresji w różnych tkankach. Cechuje je także brak swoistości tkankowej. Ten wyraźny konserwatyzm sekwencji aminokwasowej histonów dowodzi ich zasadniczej roli w organizacji strukturalnej chromatyny.

Histon H1

Histon HI różni się od innych klas histonów nie tylko największą m. cz. wynoszącą 23 kDa, ale również dużą różnorodnością sekwencji zarówno uróżnych gatunków, jak i w obrębie tego samego gatunku. Ponadto histon HI najłatwiej można wyizolować z chromatyny, co świadczy o innej jego funkcji w porównaniu z histonami rdzeniowymi.

Włókno nukleosomowe (nukleofilament)

• Włókno nukleosomowe, zwane także włóknem 10 nm, stanowi drugi poziom organizacji chromatyny (pierwszym jest podwójna helisa DNA).

• Nukleosomy to kompleksami DNA I histonów

• DNA łącznikowy- fragment helisy między poszczególnymi nukleosomami

• Nukleosom zawiera dwuniciowy DNA o długości ok. 200par zasad, który w postaci lewoskrętnej helisy tworzy 2 zwoje wokół oktameru histonów (H2A, H2B, H3, H4),określanych dlatego histonami rdzeniowymi.

• krótszy, ale silniej połączony z histonowym oktamerem fragment helisy o długości ok. 146 par zasad, tworzy razem z histonami rdzeń nukleosomu.

• Rdzeń nukleosomu ma wysoce konserwatywny charakter w przeciwieństwie do tkankowo swoistego, łącznikowego DNA o różnej długości w chromatynie różnych tkanek, a nawet tej samej tkanki

• nukleosom przyjmuje kształt spłaszczonego klinowato dysku o wysokości 5,7 nm i średnicy 11 nm.

• Na strukturę tę składają się: tetramer złożony z histonów H3 i H4 oraz 2 dimery histonów H2A i H2B tworzące oktamer histonowy

• Na histony nawinięty jest lewoskrętnie, superhelikalnie DNA w formie B, tworząc 1,75 zwoju o średnicy 11 nm, licząc ok.

  80 pnt (par polinukleotydów) na jeden zwój.

• Zwinięcie DNA na rdzeniu histonowym we włóknie 10 nm powoduje 7-krotne skrócenie DNA w nukleofilamencie.

Podstawową funkcją nukleosomu jest

udział w organizacji strukturalnej chromatyny. Poza upakowywaniem DNA w jądrze, nukleosomy uczestniczą w regulacji tak istotnych procesów, jak transkrypcja i replikacja. W wyniku replikacji i transkrypcji zmienia się struktura przestrzenna nukleosomów

DNA łącznikowy

Są to krótkie odcinki podwójnego łańcucha DNA o grubości 1,5 nm i długości 20-95 polinukleotydów, łączące poszczególne nukleosomy i tworzące razem z nimi włókno nukleosomowe („sznur koralików" widoczny w ME). Długość DNA łącznikowego jest swoista dla różnych organizmów i różnych typów komórek.

H1 I chromatosom

Z nukleosomem i DNA związana jest swoista tkankowo cząsteczka histonu HI. Położona jest ona po tej samej stronie nukleosomu, gdzie DNA rozpoczyna nawijanie na rdzeń histonowy i opuszcza nukleosom. Wobec niepełnych dwóch zwojów DNA wokół rdzenia histonowego, nukleosomy wraz z DNA łącznikowym przyjmują charakterystyczne, widoczne na elektronogramach, zygzakowate ułożenie. Histon HI, łącząc się z 10 parami nukleotydów DNA „wchodzącego" i „opuszczającego" nukleosom, chroni dodatkowo 20 par nukleotydów oraz cząstkę rdzeniową przed trawieniem nukleazą. Struktura chromatyny zawierająca cząstkę rdzeniową, histon HI i chronione przez niego 20 pnt nosi nazwę chromatosomu.

Solenoid

Włókno 30 nm reprezentuje wyższy stopień upakowania chromatyny. Znajduje się zarówno w jądrach interfazalnych, jak i w chromosomach. Struktura włókna 30 nm powstaje w wyniku superspiralizacji i podstawowego włókna nukleosomowego (nukleofilamentu), doprowadzając do utworzenia regularnej, pustej wewnątrz, helikalnej cewki, zwanej solenoidem. W solenoidzie o średnicy 30 nm włókno nukleosomowe jest zwinięte w lewoskrętną helisę, w której na jeden obrót przypada 6-8 nukleosomów. Skok spirali solenoidu wynosi 10 nm, podobnie jak średnica jej wewnętrznego otworu. Kluczową rolę w zwiększaniu stopnia upakowania włókna nukleosomowego w solenoid odgrywa histon HI, który umożliwia odpowiednie zwinięcie chromatyny w regularną strukturę solenoidu. Spłaszczone powierzchnie nukleosomów układają się równolegle do długiej osi solenoidu. Dalsze 7-krotne pozorne skrócenie włókna 30 nm, w porównaniu z włóknem nukleosomowym, powoduje, iż stopień upakowania DNA w strukturze solenoidu wynosi 40

Włókna chromatynowe o średnicy 30 nm, podlegając dalszej kondensacji, mogą tworzyć struktury chromatyny wyższego rzędu określane mianem

pętli - domen.

Domeny

Pętle są zakotwiczone w białkowym rusztowaniu macierzy jądrowej (białka NHP) lub w blaszce jądrowej. Pętle zawierają 60-100 tys. polinukleotydów, a ich długość wynosi ok. 0,5 um. Obecność pętli w chromatynie interfazowej zwiększa jej współczynnik upakowania do ok. 1700. Najbardziej skondensowaną formę chromatyny reprezentuje chromosom metafazowy, w którym przy zachowanej strukturze włókna 30 nm współczynnik upakowania DNA wynosi ok. 10 000 razy

W przestrzeni ograniczonej otoczką jądrową między skupieniami chromatyny skondensowanej, zwanej przestrzenią interchromatynową (IS), można oprócz jąderek wyróżnić:

-ziarna perychromatyny (PG),

- włókna perychromatyny (PF) związane z obrzeżami

chromatyny skondensowanej (strefa perychromatyny),

- ziarna interchromatyny (IG),

- włókna interchromatyny (IF).

Najbardziej różnorodną morfologicznie, o niewyjaśnionejdo końca funkcji, grupą struktur tworzących odrębną domenę strukturalno-czynnościową są

Ciałka jądrowe (NB)

Ziarna perychromatyny

są najwyraźniejszą strukturą strefy perychromatynowej, stanowiącej domenę jądra związaną z transkrypcją i formowaniem mRNA. Są to regularne kuliste ziarna o wysokiej gęstości elektronowej i średnicy 40-50 nm, zlokalizowane w strefie brzeżnej skupień chromatyny skondensowanej. Ziarna perychromatyny są najczęściej spotykane pojedynczo, chociaż w warunkach eksperymentalnych, po zahamowaniu transportu mRNA, dochodzi do ich nagromadzenia w jądrze. Pozwala to przypuszczać, iż struktury te reprezentują formę transportową pozająderkowego mRNA.

Składają się z cienkich włókien utworzonych przez rybonukleoproteidy. Związek niektórych niskocząsteczkowych RNA (U6snRNA) z ziarnami perychromatynysprawia, iż postuluje się udział tych struktur w procesie składania mRNA.

Włókna perychromatyny

• zlokalizowane w strefie brzeżnej chromatyny skondensowanej w postaci dobrze kontrastujących się na tle przejaśnionej w barwieniu preferencyjnym z EDTA chromatyny.

• Włókienka są nieregularnie zwinięte i mają średnicę 3-4 nm.

• zawierają heterogenny jądrowy RNA, będący prekursorem mRNA (pre-mRNA)

• Intensywność syntezy pozająderkowego, heterogennego RNA zawartego we włóknach perychromatyny jest ściśle

  skorelowana z szerokością strefy zagęszczeń,odpowiadającej nagromadzeniu włókien perychromatyny

• włókna perychromatyny reprezentują cząsteczki RNP przyczepione do matrycy DNA w przebiegu transkrypcji

  (odpowiadają pozająderkowym kompleksom transkrypcyjnym).

Strefa brzeżna między chromatyną skondensowaną a przestrzenią interchromatynową

jest więc poza jąderkiem najbardziej aktywną czynnościowo domeną jądra.

Ultrastruktura pozająderkowych kompleksów transkrypcyjnych

W przeciwieństwie do jąderkowych kompleksów transkrypcyjnych, rozmieszczenie RNP (transkryptów) przyczepionych do osi DNA jest nieregularne. Transkrypty nie mają charakterystycznej wzrastającej długości, jak w aktywnych genach rDNA, co nie pozwala na określenie kierunku transkrypcji. U podstawy transkryptów są widoczne wyraźne cząsteczki Pol II, a obecne niekiedy na końcach transkryptów granule odpowiadają wielkością GP i reprezentują prawdopodobnie zwiniętą formę transportową pre-mRNA.