نوية

النوية ( تُلفظ : / njuːˈkliːələs ، ˌnjuːkliˈoʊləs / ؛ الجمع : النويات / laɪ / ) هي أكبر بنية في نواة الخلايا حقيقية النواة . [ 1 ] وهي معروفة بأنها موقع تكوين الريبوسومات . كما تُشارك النوية في تكوين جسيمات التعرف على الإشارات، وتلعب دورًا في استجابة الخلية للإجهاد. [ ^{2 ] تتكون} النويات من البروتينات والحمض النووي DNA والحمض النووي RNA ، وتتشكل حول مناطق كروموسومية محددة تُسمى مناطق تنظيم النوية . يُعد خلل وظيفة النوية سببًا للعديد من الحالات المرضية البشرية التي تُسمى "اعتلالات النوية" ^{[ 3] [ 4 ] ، ويجري البحث في} النوية كهدف للعلاج الكيميائي للسرطان . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

تم تحديد النوية باستخدام المجهر الضوئي ذي المجال الساطع خلال ثلاثينيات القرن التاسع عشر. ^{[ 7 ]} وصف ثيودور شوان في أطروحته عام 1839 أن شلايدن قد حدد جسيمات صغيرة في النوى، وأطلق على هذه التراكيب اسم "Kernkörperchen". وفي ترجمة العمل إلى الإنجليزية عام 1947، سُميت هذه البنية "النوية". ^{[ 8 ] [ 9 ]}

إضافةً إلى هذه الخصائص المميزة للخلايا الجذعية، التي سبق أن كشف عنها براون وماين، اكتشف شلايدن في داخلها جسيمًا صغيرًا (انظر اللوحة الأولى، الشكل 1، 4)، والذي يبدو في الخلايا الجذعية الناضجة كحلقة سميكة، أو ككرة مجوفة ذات جدار سميك. ومع ذلك، يبدو أنه يظهر بشكل مختلف في الخلايا الجذعية المختلفة. أحيانًا لا يمكن تمييز سوى الدائرة الخارجية المحددة بوضوح لهذه الحلقة، مع وجود نقطة داكنة في المركز، وفي بعض الأحيان، بل في أغلب الأحيان، لا يمكن تمييز سوى بقعة محددة بوضوح. في حالات أخرى، تكون هذه البقعة صغيرة جدًا، وأحيانًا لا يمكن تمييزها على الإطلاق. ولأنه سيكون من الضروري الحديث عن هذا الجسم كثيرًا في هذه الدراسة، فسأسميه اختصارًا "النواة" (Kernkorperchen، أي "جسيم النواة").

لم يكن معروفًا الكثير عن وظيفة النوية حتى عام 1964، عندما أثارت دراسة ^{[ 10 ]} أجراها جون جوردون ودونالد براون على النويات في الضفدع الأفريقي ذي المخالب (Xenopus laevis) اهتمامًا متزايدًا بوظيفتها وبنيتها التفصيلية. ووجدوا أن 25% من بيض الضفدع لا يحتوي على نوية، وأن هذه البيوض غير قادرة على الحياة. بينما احتوى نصف البيض على نوية واحدة، و25% على نويتين. وخلصوا إلى أن للنوية وظيفة ضرورية للحياة. وفي عام 1966، أظهر ماكس ل. بيرنستيل وزملاؤه، من خلال تجارب تهجين الأحماض النووية، أن الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) الموجود داخل النويات يُشفّر الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي (rRNA) . ^{[ 11 ] [ 12 ]}

تُعرف ثلاثة مكونات رئيسية للنواة: المركز الليفي (FC)، والمكون الليفي الكثيف (DFC)، والمكون الحبيبي (GC). ^{[ 1 ]} تحدث عملية نسخ الحمض النووي الريبوزي (rDNA ) في المركز الليفي. ^{[ 13 ]} يحتوي المكون الليفي الكثيف على بروتين الفيبريلارين ، ^{[ 13 ]} وهو بروتين مهم في معالجة الحمض النووي الريبوزي. يحتوي المكون الحبيبي على بروتين النيوكليوفوسمين ، ^{[ 13 ]} (B23 في الصورة الخارجية)، والذي يشارك أيضًا في تكوين الريبوسومات .

مع ذلك، فقد طُرحت فرضية مفادها أن هذا التنظيم المحدد لا يُلاحظ إلا في حقيقيات النوى العليا، وأنه تطور من تنظيم ثنائي الأجزاء مع الانتقال من اللاأمنيات إلى الأمنيات . وبالنظر إلى الزيادة الكبيرة في المنطقة بين الجينات في الحمض النووي ، فمن المرجح أن يكون المكون الليفي الأصلي قد انفصل إلى FC وDFC. ^{[ 14 ]}

من بين التراكيب الأخرى التي تم تحديدها داخل العديد من النويات (خاصة في النباتات) منطقة شفافة في مركز التركيب تُعرف باسم الفجوة النوية. ^{[ 15 ]} وقد تبين أن نويات أنواع نباتية مختلفة تحتوي على تركيزات عالية جدًا من الحديد ^{[ 16 ]} على عكس نويات الخلايا البشرية والحيوانية.

يمكن رؤية البنية الدقيقة للنواة باستخدام المجهر الإلكتروني ، بينما يمكن دراسة تنظيمها وديناميكيتها من خلال وسم البروتينات الفلورية واستعادة الفلورة بعد التبييض الضوئي ( FRAP ). كما يمكن استخدام الأجسام المضادة لبروتين PAF49 كعلامة للنواة في تجارب التألق المناعي. ^{[ 17 ]}

على الرغم من أنه لا يُرى عادةً سوى نوية واحدة أو اثنتين، إلا أن الخلية البشرية ثنائية المجموعة الكروموسومية تحتوي على عشر مناطق تنظيمية للنواة (NORs) وقد تحتوي على المزيد من النويات. في أغلب الأحيان، تشارك عدة مناطق تنظيمية للنواة في كل نوية. ^{[ 18 ]}

في عملية تكوين الريبوسومات ، يلزم وجود اثنين من بوليميرازات الحمض النووي الريبوزي الثلاثة في حقيقيات النوى ( بوليميراز الحمض النووي الريبوزي الأول وبوليميراز الحمض النووي الريبوزي الثالث )، وتعمل هذه البوليميرازات بتناسق. في المرحلة الأولية، تُنسخ جينات الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي كوحدة واحدة داخل النوية بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبوزي الأول . ولكي تتم عملية النسخ هذه، يلزم وجود العديد من العوامل المرتبطة ببوليميراز الحمض النووي الريبوزي الأول وعوامل النسخ الخاصة بالحمض النووي. في الخميرة ، أهم هذه العوامل هي: عامل التنشيط العلوي (UAF )، وبروتين ربط صندوق TATA ( TBP )، وعامل الربط الأساسي (CBF)، والتي ترتبط بعناصر المحفز وتُشكل مُركب ما قبل البدء (PIC)، الذي يتعرف عليه بوليميراز الحمض النووي الريبوزي. في البشر، يتكون مُركب ما قبل البدء المُشابه من SL1 ، وعامل انتقائية المحفز (المكون من TBP والعوامل المرتبطة به ، أو TAFs)، وعوامل بدء النسخ، وعامل الربط العلوي ( UBF ). يقوم بوليميراز الحمض النووي الريبي الأول بنسخ معظم نسخ الحمض النووي الريبي الريبوسومي ( 28S و 18S و 5.8S )، ولكن يتم نسخ الوحدة الفرعية 5S من الحمض النووي الريبي الريبوسومي (مكون الوحدة الفرعية 60S للريبوسوم) بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبي الثالث. ^{[ 19 ]}

ينتج عن نسخ الحمض النووي الريبوزي (rRNA) جزيء طليعي طويل ( 45S pre-rRNA )، والذي لا يزال يحتوي على الفاصل المنسوخ الداخلي (ITS) والفاصل المنسوخ الخارجي (ETS). يلزم إجراء معالجة إضافية لتكوين جزيئات الحمض النووي الريبوزي 18S و5.8S و28S. في حقيقيات النوى، تُنقل الإنزيمات المُعدِّلة للحمض النووي الريبوزي إلى مواقع التعرف الخاصة بها من خلال التفاعل مع الحمض النووي الريبوزي الدليل، الذي يرتبط بهذه التسلسلات المحددة. ينتمي هذا الحمض النووي الريبوزي الدليل إلى فئة الحمض النووي الريبوزي النووي الصغير ( snoRNAs )، الذي يرتبط بالبروتينات ويتواجد على شكل بروتينات نووية ريبوزية صغيرة ( snoRNPs ). بمجرد معالجة وحدات الحمض النووي الريبوزي، تصبح جاهزة للتجميع في وحدات ريبوزومية أكبر. مع ذلك، يلزم وجود جزيء إضافي من الحمض النووي الريبوزي، وهو 5S rRNA. في الخميرة، يتم تحديد موقع تسلسل الحمض النووي الريبوزي 5S في الفاصل بين الجينات ويتم نسخه في النوية بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبوزي.

في حقيقيات النوى العليا والنباتات، يكون الوضع أكثر تعقيدًا، إذ يقع تسلسل الحمض النووي 5S خارج منطقة تنظيم النواة (NOR) ويتم نسخه بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبوزي III في النواة ، ثم ينتقل إلى النوية للمشاركة في تجميع الريبوسوم. لا يقتصر هذا التجميع على الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي (rRNA) فحسب، بل يشمل أيضًا البروتينات الريبوسومية . تُنسخ الجينات المشفرة لهذه البروتينات الريبوسومية بواسطة بوليميراز الحمض النووي الريبوزي II في النواة عبر مسار "تقليدي" لتخليق البروتين (النسخ، ومعالجة ما قبل الحمض النووي الريبوزي الرسول، والتصدير النووي للحمض النووي الريبوزي الرسول الناضج، والترجمة على الريبوسومات السيتوبلازمية). ثم تُستورد البروتينات الريبوسومية الناضجة إلى النواة، وأخيرًا إلى النوية. يؤدي ارتباط ونضج الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي والبروتينات الريبوسومية إلى تكوين الوحدتين الفرعيتين 40S (الصغيرة) و60S (الكبيرة) للريبوسوم الكامل. تُصدَّر هذه الجزيئات عبر معقدات المسام النووية إلى السيتوبلازم، حيث تبقى حرة أو ترتبط بالشبكة الإندوبلازمية ، مُشكِّلةً الشبكة الإندوبلازمية الخشنة (RER). ^{[ 20 ] [ 21 ]}

في خلايا بطانة الرحم البشرية ، تتشكل أحيانًا شبكة من القنوات النووية. لم يتم تحديد أصل ووظيفة هذه الشبكة بشكل واضح حتى الآن. ^{[ 22 ]}

إضافةً إلى دورها في تكوين الريبوسومات، تُعرف النوية بقدرتها على احتجاز البروتينات وتثبيتها، وهي عملية تُعرف باسم الاحتجاز النووي. البروتينات المحتجزة في النوية غير قادرة على الانتشار والتفاعل مع شركائها في الارتباط. تشمل أهداف هذه الآلية التنظيمية ما بعد الترجمة VHL و PML و MDM2 و POLD1 و RelA و HAND1 و hTERT ، من بين العديد من البروتينات الأخرى. ومن المعروف الآن أن الحمض النووي الريبوزي الطويل غير المشفر، الذي ينشأ من المناطق بين الجينات في النوية، هو المسؤول عن هذه الظاهرة. ^{[ 23 ]}

• المجهر التبايني التفاضلي

• النوية تحت المجهر الإلكتروني II على موقع uni-mainz.de
• قاعدة بيانات البروتينات النووية – البحث ضمن الحيز
• الخلية + النوية في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) التابعة للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب
• صورة علم الأنسجة: 20104loa – نظام تعليم علم الأنسجة في جامعة بوسطن