細胞核は、真核細胞の基本的な区画です。それはこの細胞型の中で最も目立つ構造であり、遺伝物質を持っています。すべての細胞プロセスを指示します。必要な反応を実行するために、DNAにエンコードされたすべての指示が含まれています。細胞分裂のプロセスに関与しています。
哺乳動物の成熟赤血球（赤血球）や植物の師部細胞などのいくつかの特定の例を除いて、すべての真核細胞には核があります。同様に、いくつかの筋細胞、肝細胞、ニューロンなど、複数の核を持つ細胞があります。
核は1802年にフランツバウアーによって発見されました。しかし、1830年に科学者ロバートブラウンもこの構造を観察し、主要な発見者として人気を博しました。サイズが大きいため、顕微鏡下でも鮮明に観察できます。また、染色しやすい構造です。
核は、DNAが分散した均一で静的な球体ではありません。これは、内部にさまざまなコンポーネントとパーツを持つ複雑で複雑な構造です。さらに、それは動的であり、細胞周期を通して常に変化します。
特徴
核は、真核細胞と原核細胞の区別を可能にする主要な構造です。それは最大の細胞コンパートメントです。通常、核は細胞の中心に近いですが、形質細胞や上皮細胞などの例外があります。
平均直径約5 µmの球形のオルガネラですが、細胞の種類によっては12 µmにも達することがあります。全細胞容積の約10％を占めることができます。
それは細胞質からそれを分離する2つの膜によって形成された核膜を持っています。遺伝物質はその中のタンパク質と一緒に組織されています。
核内には他の膜状サブコンパートメントはありませんが、特定の機能を持つ構造内の一連のコンポーネントまたは領域を区別できます。
特徴
核は、細胞のすべての遺伝情報（ミトコンドリアDNAと葉緑体DNAを除く）のコレクションを含み、細胞分裂のプロセスを指示するため、異常な数の機能に起因します。要約すると、カーネルの主な機能は次のとおりです。
遺伝子調節
遺伝物質と残りの細胞質成分の間に脂質バリアが存在することで、DNAの機能における他の成分の干渉を減らすことができます。これは、真核生物のグループにとって非常に重要な進化的革新を表しています。
切断と接合
分子が細胞質に移動する前に、メッセンジャーRNAのスプライシングプロセスが核で発生します。
このプロセスの目的は、RNAからイントロン（コーディングされておらず、エクソン、コーディングされている領域を妨害する遺伝物質の「断片」）を排除することです。その後、RNAは核を離れ、そこでタンパク質に翻訳されます。
各カーネル構造には、後で説明する他のより具体的な関数があります。
構造と構成
核は、核膜、クロマチン、核小体の3つの定義された部分で構成されています。以下で各構造について詳しく説明します。
核封筒
核膜は脂質の性質を持つ膜で構成され、核を残りの細胞成分から分離します。この膜は二重であり、その間に核周囲空間と呼ばれる小さな空間があります。
内膜系と外膜系が小胞体と連続構造を形成
この膜システムは一連の細孔によって中断されています。核は残りの成分から完全に分離されていないため、これらの核チャネルは細胞質との物質交換を可能にします。
核膜孔複合体
これらの細孔を通して、物質の交換は2つの方法で行われます。またはエネルギー消費でアクティブ。受動的に、9 nmまたは30-40 kDa未満の水や塩などの小さな分子が出入りできます。
これは、ATP（エネルギーアデノシン三リン酸）がこれらのコンパートメントを移動する必要がある高分子量の分子とは対照的に発生します。大きな分子には、RNA（リボ核酸）の断片やタンパク質の性質を持つその他の生体分子が含まれます。
細孔は、分子が通過する単なる穴ではありません。それらは大きなタンパク質構造であり、100または200のタンパク質を含むことができ、「核膜孔複合体」と呼ばれます。構造的には、バスケットボールのフープによく似ています。これらのタンパク質はヌクレオポリンと呼ばれています。
この複合体は、酵母からヒトに至るまで、多くの生物で発見されています。細胞輸送機能に加えて、遺伝子発現の調節にも関与しています。それらは真核生物にとって不可欠な構造です。
サイズと数の観点から、複合体は脊椎動物で125 MDaのサイズに達する可能性があり、この動物グループの核は約2000個の孔を持つことができます。これらの特性は、調査する分類群によって異なります。
クロマチン
クロマチンは核に含まれていますが、その区画とは見なせません。それは着色し、顕微鏡下で観察されるその優れた能力にちなんで名付けられました。
DNAは真核生物では非常に長い線状分子です。その圧縮は重要なプロセスです。遺伝物質はヒストンと呼ばれる一連のタンパク質と関連しており、DNAに対して高い親和性を持っています。DNAと相互作用できる他のタイプのタンパク質もあり、それらはヒストンではありません。
ヒストンでは、DNAが巻き上がり、染色体を形成します。これらは動的な構造であり、常にその典型的な形状（本のイラストで見慣れているXとY）には見られません。この配置は、細胞分裂のプロセス中にのみ表示されます。
残りの段階（細胞が分裂中でない場合）では、個々の染色体を区別できません。この事実は、染色体が核全体に均一または無秩序に分散していることを示唆していません。
インターフェイスでは、染色体は特定のドメインに編成されます。哺乳類細胞では、各染色体は特定の「領域」を占めています。
クロマチンの種類
クロマチンには、ヘテロクロマチンとユークロマチンの2種類があります。1つ目は非常に凝縮されており、核の周辺にあるため、転写機構はこれらの遺伝子にアクセスできません。ユークロマチンはより緩やかに構成されています。
ヘテロクロマチンは2つのタイプに分けられます。通性ヘテロクロマチン。一部の細胞では転写されず、他の細胞では転写されます。
遺伝子発現の調節因子としてのヘテロクロマチンの最も有名な例は、X染色体の凝縮と不活化です。哺乳類では、雌はXXの性染色体、雄はXYです。
遺伝子量の理由で、女性は男性の2倍の数のX遺伝子を持つことはできません。この競合を回避するために、X染色体は各セルでランダムに不活性化されます（ヘテロクロマチンになります）。
核小体
核小体は、核の非常に関連する内部構造です。これは膜状の構造で区切られた区画ではなく、特定の機能を持つ核の暗い領域です。
RNAポリメラーゼIによって転写されるリボソームRNAをコードする遺伝子は、この領域にグループ化されています。ヒトDNAでは、これらの遺伝子は、13、14、15、21、および22の染色体のサテライトに含まれています。核小体オーガナイザー。
次に、核小体は、原線維中心、原線維成分、および顆粒成分の3つの別個の領域に分けられます。
最近の研究は、核小体の可能な追加機能の証拠をますます蓄積しているだけでなく、リボソームRNAの合成とアセンブリに限定されていません。
現在、核小体は異なるタンパク質の集合および合成に関与していると考えられている。この核地帯では転写後修飾も証明されています。
核小体はまた、規制機能に関与しています。ある研究は、それが腫瘍抑制タンパク質とどのように関連しているかを示しました。
カハールの遺体
カハールの遺体（コイル状の遺体とも呼ばれます）は、発見者のサンティアゴラモンイカハールにちなんでこの名前が付けられています。この研究者は、1903年にニューロンのこれらの小体を観察しました。
それらは球の形の小さな構造であり、核ごとに1から5コピー存在します。これらの体は非常に複雑で、これらの転写因子やスプライシング関連の機構など、かなり多数のコンポーネントがあります。
これらの球形構造は可動構造であるため、核のさまざまな部分に見られます。それらは一般に核質に見られるが、癌細胞では核小体に見られる。
コアには2つのタイプのボックスボディがあり、それらのサイズに従って分類されています。大と小です。
PMLボディ
PML（前骨髄球性白血病）体は、ウイルス感染や発癌に関連しているため、臨床的に重要な小さな球状の核内領域です。
それらは、核ドメイン10、クレマー小体、PML発癌ドメインなど、文献ではさまざまな名前で知られています。
核にはこれらのドメインが10〜30個あり、直径は0.2〜1.0 µmです。その機能の中で、遺伝子とRNA合成の調節が際立っています。
参考文献
- Adam、SA（2001）。核膜孔複合体。Genome biology、2（9）、review0007.1-reviews0007.6。
- Audesirk、T.、Audesirk、G.、&Byers、BE（2003）。生物学：地球上の生命。ピアソン教育。
- Boisvert、FM、Hendzel、MJ、およびBazett-Jones、DP（2000）。前骨髄球性白血病（PML）核小体は、RNAを蓄積しないタンパク質構造です。Journal of cell biology、148（2）、283-292。
- ブッシュH.（2012）。細胞核。エルゼビア。
- クーパー、GM、およびハウスマン、RE（2000）。細胞：分子的アプローチ。マサチューセッツ州サンダーランド：Sinauer仲間。
- Curtis、H.&Schnek、A.（2008）。カーティス。生物学。Panamerican Medical Ed。
- Dundr、M.&Misteli、T.（2001）。細胞核の機能的アーキテクチャ。生化学ジャーナル、356（2）、297-310。
- Eynard、AR、Valentich、MA、およびRovasio、RA（2008）。人間の組織学および発生学：細胞および分子基盤。Panamerican Medical Ed。
- ヘッツァー、MW（2010）。核封筒。生物学におけるコールドスプリングハーバーの視点、2（3）、a000539。
- Kabachinski、G.&Schwartz、TU（2015）。核膜孔複合体–一目で構造と機能。Journal of Cell Science、128（3）、423-429。
- Montaner、AT（2002）。カハールのアクセサリーボディ。Rev esp patol、35、（4）、529〜532。
- ニューポート、JW、およびフォーブス、DJ（1987）。中核：構造、機能、およびダイナミクス。生化学の年次レビュー、56（1）、535-565。