Jádro je obsaženo uvnitř buněčného jádra.
Nukleoly (plural nucleoli) je struktura, která se neváže na membránu a nachází se v jádru buněk. Skládá se z bílkovin a nukleových kyselin, které se nacházejí v jádru eukaryotických buněk. Jeho funkcí je transkripce ribozomální RNA (rRNA) a její kombinování s bílkovinami za vzniku téměř úplných ribozomů.
Jádro zabírá až asi 25% objemu buněčného jádra. Porucha funkce jader může být příčinou několika lidských onemocnění.[citace nutná]
Rozpoznané jsou tři hlavní složky jádra: fibrilární centra (FC), husté fibrilární složky (DFC) a granulární složka (GC). DFC neboli pars fibrosa se skládá z nově přepsané rRNA vázané na ribozomální proteiny, zatímco GC, zvaný pars granulosa, obsahuje RNA vázanou na ribozomální proteiny, které se začínají skládat do ribozomů.
Bylo však navrženo, aby tato konkrétní organizace byla pozorována pouze u vyšších eukaryot a aby se vyvinula z bipartitní organizace s přechodem od anamniotů k amniotům. Odrážejíc podstatný nárůst DNA intergenní oblasti, původní fibrilární složka by se oddělila do FC a DFC.
Další struktura identifikovaná v rámci mnoha nukleolů (zejména v rostlinách) je čistá oblast ve středu struktury označovaná jako nukleolární vakuola.
Bylo prokázáno, že nukleoly různých druhů rostlin mají velmi vysoké koncentrace železa v kontrastu s nukleoly lidských a živočišných buněk.
Ultraftruktura jádra může být vizualizována elektronovým mikroskopem, zatímco organizace a dynamika mohou být studovány fluorescenčním značením proteinů a fluorescenční obnovou po fotobělení (FRAP). Protilátky proti proteinu PAF49 mohou být také použity jako marker pro nukleoly v imunofluorescenčních experimentech.
Funkce a sestavení ribozomů
Fotomobil jader a nukleolů
Nukleoly vznikají kolem specifických genetických lokusů zvaných nukleolární organizující oblasti (NOR), které poprvé popsala Barbara McClintocková. Kvůli této ne-náhodné organizaci je nukleol definován jako „geneticky stanovený prvek“. NOR je složen z tandemových opakování rRNA genů, které lze nalézt v několika různých chromozomech. Lidský genom například obsahuje více než 200 shlukovaných kopií rRNA genů na pěti různých chromozomech (13, 14, 15, 21, 22). U typického eukaryota a někdy i prokaryota se rRNA gen skládá z promotoru, vnitřních a vnějších transkribovaných spacerů (ITS/ETS), rRNA kódujících sekvencí (18S, 5.8S, 28S) a vnějšího nepřepisovaného spaceru.
V ribozomové biogenezi jsou zapotřebí dvě ze tří eukaryotických RNA polymeráz (pol I a III) a tyto fungují koordinovaně. V počáteční fázi jsou rRNA geny přepsány jako jedna jednotka v rámci nukleolu pomocí RNA pol I nebo III. Aby k této transkripci došlo, je zapotřebí několik faktorů spojených s pol I a transfuzních faktorů specifických pro DNA. V kvasinkách jsou nejdůležitější: UAF (upstream activating factor), TBP (tata-box binding protein) a CF (core factor), které vážou promotorové prvky a tvoří preiniciační komplex (PIC), který je zase rozpoznán RNA pol. U lidí je podobný PIC sestaven s SLI, promotorovým selektivním faktorem (složeným z TBP a TBP-asociovaných faktorů, nebo TAF), IFs (transkripční iniciační faktory) a UBF (upstream binding factor). RNA polymeráza I přepisuje většinu rRNA transkriptů (28S, 18S a 5.8S), ale 5S rRNA podjednotka (součást 60S ribozomální podjednotky) je přepsána RNA polymerázou III.
Přepisem ribozomálního genu vzniká dlouhá prekurzorová molekula (45S pre-rRNA), která stále obsahuje ITS a ETS. Další zpracování je nutné pro vytvoření 18S RNA, 5.8S a 28S RNA molekul. U eukaryot jsou enzymy modifikující RNA přivedeny do příslušných rozpoznávacích míst interakcí s směrnými RNA, které vážou tyto specifické sekvence. Tyto směrné RNA patří do třídy malých nukleolárních RNA (snoRNA), které jsou komplexovány s proteiny a existují jako malé nukleolární ribonukleoproteiny (snoRNPs). Jakmile jsou podjednotky rRNA zpracovány, jsou připraveny k sestavení do větších ribozomálních podjednotek. Nutná je však také další rRNA molekula, 5S rRNA. V kvasinkách je sekvence 5S rDNA lokalizována ve vnějším nepřepisovaném spaceru a je přepsána v jádrech pomocí RNA pol.
Ve vyšších eukaryotech a rostlinách je situace složitější, neboť sekvence 5S DNA leží mimo NOR a je přepsána RNA pol III v nukleoplasmu, poté si najde cestu do jádra, aby se podílela na sestavení ribozomů. Toto sestavení se netýká pouze rRNA, ale i ribozomálních proteinů. Geny kódující tyto r-proteiny jsou přepsány pol II v nukleoplasmu „konvenční“ cestou syntézy proteinů (transkripce, zpracování pre-mRNA, jaderný export zralé mRNA a translace na cytoplazmatických ribozomech). Zralé r-proteiny jsou pak „importovány“ zpět do jádra a nakonec do jader. Sdružení a zrání rRNA a r-proteinů vede ke vzniku 40S (malé) a 60S (velké) podjednotky kompletního ribozomu. Ty jsou exportovány přes nukleární pórové komplexy do cytoplazmy, kde zůstávají volné nebo se spojí s endoplazmatickým retikulem a vytvoří hrubé endoplazmatické retikulum (RER).
Souvislý řetězec mezi nukleoplasmem a vnitřními částmi nukleolu existuje prostřednictvím sítě nukleolárních kanálů. Takto jsou makromolekuly s molekulovou hmotností do 2000 kDa snadno distribuovány v nukleolu. [nutná citace]
Kromě své role v ribozomální biogenezi je známo, že nukleoly zachycují a imobilizují proteiny, což je proces známý jako sekvestrace nukleolů. Proteiny, které jsou v nukleolách sekvestrovány, nejsou schopny difúze a interakce se svými vazebnými partnery. Cíle tohoto posttranslačního regulačního mechanismu zahrnují mimo jiné VHL, PML, MDM2, RelA, HAND1 a hTERT. Nyní je známo, že za tento jev jsou zodpovědné dlouhé nekódující RNA pocházející z intergenních oblastí nukleolů.