Il nucleo eucariotico

Il Nucleo Cellulare: Struttura e Funzioni Principali

Il nucleo è un organulo essenziale presente nelle cellule eucariotiche, distinto dalle cellule procariotiche per la presenza di un involucro nucleare che racchiude il DNA. Il nucleo interfasico, la fase del ciclo cellulare in cui la cellula non si sta dividendo, mostra la tipica forma tondeggiante del nucleo, delimitato dall'involucro nucleare. All'interno del nucleo, la cromatina, composta da DNA e proteine, si organizza in regioni di diversa densità e attività trascrizionale. Il nucleolo, o più nucleoli, è il sito di sintesi dell'RNA ribosomiale (rRNA) e assemblaggio delle subunità ribosomiali. La struttura interna del nucleo è supportata dal nucleoscheletro, una rete di filamenti proteici che contribuisce alla stabilità e organizzazione del contenuto nucleare. Elementi come il corpo di Cajal e i granuli pericromatinici sono implicati in funzioni specifiche come la biogenesi dell'RNA e la regolazione della trascrizione.

Involucro Nucleare e Traffico Molecolare

L'involucro nucleare è formato da due membrane lipidiche, una interna e una esterna, che definiscono uno spazio perinucleare e sono in continuità con il reticolo endoplasmatico rugoso. La membrana esterna è dotata di ribosomi e si interfaccia con il citoscheletro, mentre quella interna è associata alla lamina nucleare, una rete di proteine che fornisce supporto meccanico e si lega alla cromatina. I pori nucleari, strutture complesse composte da centinaia di proteine chiamate nucleoporine, permettono il selettivo passaggio di molecole tra il nucleo e il citoplasma. Proteine con segnali di localizzazione nucleare si legano a recettori specifici e attraversano i pori nucleari grazie all'azione di un gradiente di Ran-GTP e Ran-GDP, che regola il trasporto nucleo-citoplasmatico.

Il Nucleolo e la Sintesi dei Ribosomi

Il nucleolo è una struttura non membranosa visibile al microscopio ottico come un corpo denso e rotondeggiante. È costituito da regioni di DNA che codificano per l'rRNA, rRNA nascenti e proteine ribosomiali. Il nucleolo è particolarmente prominente durante le fasi G1, S e G2 del ciclo cellulare, quando è impegnato nella produzione di rRNA. La trascrizione del DNA in rRNA avviene con la formazione di precursori di 45 S, che vengono poi processati e assemblati con proteine ribosomiali per formare le subunità ribosomiali di 40 S e 60 S, che verranno esportate nel citoplasma per partecipare alla sintesi proteica.

Organizzazione e Funzione della Cromatina

La cromatina è il complesso di DNA e proteine istoniche che consente la compattazione del genoma eucariotico all'interno del nucleo. I nucleosomi, unità fondamentali della cromatina, sono formati da DNA avvolto attorno a un nucleo di istoni. La cromatina si organizza ulteriormente in fibre di 30 nm e, durante la divisione cellulare, in cromosomi. L'eucromatina è una forma meno condensata e trascrizionalmente attiva della cromatina, mentre l'eterocromatina è più compatta e generalmente silente. L'eterocromatina si suddivide in facoltativa, che può variare il suo stato di condensazione durante lo sviluppo e in risposta a segnali cellulari, e costitutiva, che rimane sempre compatta e si trova in regioni cromosomiche specifiche come i centromeri e i telomeri.

Il Genoma Eucariotico e la Variabilità del DNA

Il genoma eucariotico comprende l'intero insieme di informazioni genetiche di un organismo, caratterizzato da un numero specifico di cromosomi per specie. I geni strutturali, che codificano per proteine o RNA funzionali, sono spesso interrotti da sequenze non codificanti chiamate introni. I geni regolatori modulano l'espressione dei geni strutturali. Il DNA ripetitivo, che costituisce una porzione significativa del genoma, si classifica in sequenze uniche, mediamente ripetute e altamente ripetute. Il DNA altamente ripetuto include sequenze satellite, minisatellite e microsatellite, che svolgono ruoli strutturali e regolatori e sono utilizzati in studi di genetica forense e di popolazione per l'identificazione individuale e l'analisi della variabilità genetica.