- Jaderné enzymy
- Klasifikace jaderných enzymů
- Druhy nukleáz
- Endonukleázy
- Restrikční endonukleázy
- Exonukleázy
- Patofyziologie karyolýzy
- Nálezy ze světelné mikroskopie
- Reference
Karyolysis je jednou ze změn uvedených v jádrech buněk, když tyto matrice z NOXA nebo vnějšího poškození, jako je například v důsledku hypoxie (nedostatečný přívod kyslíku) nebo toxických látek.
Jeho jméno pochází z řeckého karyonu, což znamená „jádro“ a lýzu, což lze interpretovat jako „útlum“ nebo rozpuštění; proto termín karyolýza doslova znamená „vytěžení jádra“.
Tento jev se vyskytuje ve stadiu nekrofanerózy, jako je pyknosis a karyorrhexis, a může to být jediná jaderná změna nebo může být zahrnuta do kontinua, které začíná pyknózou, prochází karyorrhexis a končí karyolýzou.
Stejně jako v případě karyorrhexie předchází jaderná změna cytoplazmatickým změnám a proces jako celek je doprovázen zánětem extracelulární matrice, něčím charakteristickým pro nekrózu, což lze považovat za zásadní rozdíl s apoptózou, ve které neexistuje existuje zánětlivý doplněk.
Karyolýza nastává v důsledku působení jaderných enzymů, které za normálních podmínek pomáhají uvolňovat a fragmentovat DNA tak, aby mohla být přepsána, ale že v podmínkách buněčné smrti způsobené noxou (nekrózou) začíná jádro zcela rozpadat.
Jaderné enzymy
Enzymy buněčného jádra jsou rozmanité a velmi specifické a jsou životně důležité pro fyziologii DNA a RNA.
Protože geny a chromozomy jsou strukturovány za vzniku chromatinu, je prakticky nemožné, aby došlo k transkripci a replikaci DNA, protože se jedná o kontinuální řetězec, extrémně dlouhý a s velmi složitou trojrozměrnou prostorovou konformací.
Aby se usnadnil proces replikace a transkripce, jaderné enzymy "štěpí" fragment DNA, který má být transkribován, což umožňuje, aby se RNA mohla spojit s lineárním řetězcem kyseliny deoxyribonukleové s velmi jasným začátkem a koncem.
Jaderné enzymy, známé také jako „fosfodiesterázy“, jsou schopné štěpit fosfodiesterové vazby, klíčové prvky ve struktuře nukleových kyselin, a také regulovat intracelulární hladiny cyklického AMP a GMP.
Klasifikace jaderných enzymů
V závislosti na místě, kde endonukleázy působí, jsou klasifikovány do dvou širokých kategorií: nukleasy a ligázy.
Doposud byly účinky nukleázových enzymů zodpovědných za „řezání“ kousků DNA, které umožňují jejich replikaci, zhruba popsány, avšak jakmile je transkripce fragmentu DNA dokončena, musí být znovu integrována do velkého řetězce kyseliny deoxyribonukleové, ke které patří, a také to ve specifické poloze.
To je místo, kde "ligázy" vstupují do hry, enzymy schopné "lepit" na svém místě řetězec DNA dříve štěpený fosfodiesterázami.
Křehká rovnováha mezi nukleázami a ligasami umožňuje udržovat integritu genetického materiálu, takže když aktivita jednoho enzymu překročí druhý, lze předvídat problémy.
Druhy nukleáz
Abychom pochopili roli fosfodiesterázy v karyolýze, je nezbytné znát různé typy, které existují, protože jsou zodpovědné za celý proces.
V tomto smyslu nemají ligázy prakticky žádnou roli, ve skutečnosti je jejich aktivita zrušena, což znemožňuje obrátit proces iniciovaný nukleázami.
V závislosti na místě, kde nukleasy vykonávají svou činnost, jsou tedy rozděleny do:
- Endonukleázy
- Exonukleázy
- Restrikční endonukleázy
Kromě enzymů schopných štěpit DNA (známé také jako DNázy) jsou v jádru také enzymy se schopností „štěpit“ a modelovat RNA segmenty, které jsou známé jako ribonukleázy nebo RNázy.
I když jsou tyto enzymy důležité v normální fyziologii buňky, během procesu nekrózy hrají druhořadou roli.
Endonukleázy
Endonukleázy jsou enzymy schopné odříznout řetězce DNA od jejich volného konce, to znamená, že jsou schopné oddělit DNA v kterémkoli bodě řetězce.
Endonukleázy mohou štěpit DNA náhodně v kterékoli oblasti, aniž by odpovídaly konkrétní nukleotidové sekvenci.
Restrikční endonukleázy
Restrikční endonukleázy jsou velmi speciální typ endonukleáz, které jsou schopné identifikovat specifickou sekvenci bází, aby se v tomto konkrétním bodě odřízl řetězec DNA.
Jsou rozděleny do tří skupin: Typ I, Typ II a Typ III.
Restrikční endonukleázy typu I vyžadují, aby ATP fungoval (tedy spotřebovával energii) a byly schopné odštěpit až 1000 párů bází z rozpoznávací sekvence.
Nejjednodušší verzí restrikčních endonukleáz je typ II; V procesu, který nevyžaduje energii, jsou tyto enzymy schopné řezat DNA v různých délkách z restrikční sekvence.
Nakonec restrikční endonukleázy typu III v procesu, který také spotřebovává energii (ATP), štěpí řetězec DNA na malé fragmenty, které nepřesahují 25 párů bází od okamžiku rozpoznávání (restrikce).
Exonukleázy
Konečně exonukleázy jsou ty enzymy, které jsou schopné štěpit DNA z volného konce řetězce, to znamená, že se jedná o specializované enzymy v lineárních řetězcích DNA dříve štěpených endonukleázami.
Termín ENDOnuclease se tedy týká schopnosti enzymu štěpit vlákno DNA uvnitř (ENDO = uvnitř), zatímco EXOnuclease naznačuje, že enzym může štěpit DNA pouze na volném konci (EXO = venku)..
Synchronizovaná a harmonická aktivita všech těchto enzymů umožňuje komplexní procesy genetické replikace a transkripce; Během nekrózy se však tato rovnováha ztratí a DNA se začne fragmentovat, dokud nezůstanou pouze její volné a dezorganizované základní složky, což je synonymem pro buněčnou smrt.
Patofyziologie karyolýzy
Znalost velkého počtu enzymů přítomných v jádru a způsobu, jakým vykonávají svou funkci, není obtížné odvodit patofyziologii karyolýzy.
Všechno začíná jako ztráta homeostázy mezi nukleázovými enzymy a ligázami, přičemž účinek druhé je mnohem vyšší než předchozí; to znamená, že je zničeno více DNA, než lze opravit.
V prvním případě endonukleázy rozdělují dlouhý řetězec DNA na malé fragmenty, které jsou následně dále redukovány jinými endonukleázami.
Nakonec jsou kratší fragmenty lyzovány exonukleázami ze svých konců, dokud neexistují stopy organizovaného jaderného materiálu, který byl enzymaticky rozložen.
Nálezy ze světelné mikroskopie
Ve světelné mikroskopii se buňky, které prošly karyolýzou, jeví zcela růžové (eozinofilní), což znemožňuje identifikaci jaderného materiálu zbarveného nachovou.
V některých případech může být v oblasti, kde bylo jaderné jádro jednou, patrné evanescentní barvení nebo „duch“, ale obecně bude převládající barva růžová, protože již neexistují žádné další organizované jaderné struktury schopné zachytit hematoxylin.
Reference
- Van Cruchten, S., a Van Den Broeck, W. (2002). Morfologické a biochemické aspekty apoptózy, onkózy a nekrózy. Anatomie, histologie, embryologie, 31 (4), 214-223.
- Parafiniuk, M. (1998). Fenomén karyolýzy při cytofotomorfometrických vyšetřeních. In Annales Academiae Medicae Stetinensis (str. 1-87).
- Tolbert, PE, Shy, CM, a Allen, JW (1992). Mikrojádra a další jaderné anomálie v bukálních nátěrech: vývoj metod. Výzkum mutací / mutageneze prostředí a příbuzné subjekty, 271 (1), 69-77.
- Levin, S., Bucci, TJ, Cohen, SM, Fix, AS, Hardisty, JF, Legrand, EK,… & Trump, BF (1999). Názvosloví buněčné smrti: doporučení ad hoc Výboru Společnosti toxikologických patologů. Toxikologická patologie, 27 (4), 484-490.
- Zabiti, S. (2002). Změna ionické homeostázy během metabolického hypoxií indukovaného poškození buněk. Role monovalentních iontů (disertační práce, University of Granada).