Atlas der pflanzlichen und tierischen Histologie

Der Zellkern ist die charakteristische Struktur der eukaryotischen Zellen. Er enthält die DNA und die gesamte molekulare Maschinerie zur Herstellung von RNA, durch einen Prozess, der als Transkription bekannt ist. Normalerweise enthalten Zellen nur einen Kern, aber es gibt Zellen mit mehr als einem, wie z.B. Osteoklasten, und einige Zellen können viele davon enthalten, wie die Skelettmuskelfasern oder die Epithelzellen einiger Wirbelloser. Die Form des Zellkerns ist variabel und wird normalerweise an die Morphologie der Zelle angepasst (Abbildung 1). Typischerweise ist der Kern abgerundet, aber es gibt auch andere Formen, wie z. B. bei den Neutrophilen, die einen multi-lobulierten Kern aufweisen. Die Lage des Zellkerns ist normalerweise im Zentrum der Zelle, er kann aber auch an peripheren Stellen zu finden sein. Zum Beispiel haben sekretorische Zellen ihren Kern im basalen Teil, und Skelettmuskelzellen haben ihre Kerne in der Nähe der Plasmamembran.

Obwohl die Menge an DNA in allen Zellkernen eines Organismus fast gleich ist, ist die Größe des Kerns je nach Zelltyp unterschiedlich (Abbildung 2). Außerdem können Zellen von Arten mit unterschiedlicher DNA-Menge eine ähnliche Kerngröße aufweisen. Diese Daten deuten darauf hin, dass die Größe des Zellkerns an die Größe und die Physiologie der Zelle angepasst ist, aber nicht eng mit der Menge der DNA zusammenhängt.

Es gibt zwei Kernkompartimente: Kernhülle und Nukleoplasma (Abbildung 3). Die Kernhülle ist der periphere Teil des Kerns, der das Innere des Kerns, das sogenannte Nukleoplasma, vom Zytoplasma trennt, und besteht aus einer äußeren Membran, einer inneren Membran und einem perinukleären Raum (zwischen beiden Membranen). Die Kommunikation zwischen Nukleoplasma und Zytoplasma wird durch die Kernporenkomplexe reguliert, die als molekulare Gerüste in die Kernhülle eingebaut sind. Die Kernlamina ist eine Schicht aus Proteinen, die die innere Oberfläche der inneren Membran der Kernhülle auskleidet und dem Kern mechanischen Halt bietet.

Im Nukleoplasma bilden DNA und assoziierte Proteine das Chromatin, das als Heterochromatin bezeichnet wird, wenn es stark kondensiert ist, oder als Euchromatin, wenn es locker verpackt ist. Bei der Dekondensation der Chromosomen nach der Mitose entsteht das Chromatin, und jedes Chromosom dekondensiert in bestimmten Regionen des Nukleoplasmas. Der Nukleolus, eine bestimmte Chromatin-Domäne, befindet sich ebenfalls im Nukleoplasma, ebenso wie andere dichte Strukturen, die als Kernkörperchen bekannt sind und aus Chromatin und anderen Proteinen bestehen.

In diesem Abschnitt des Atlasses könnten wir auf alle molekularen Prozesse eingehen, die an der DNA-Transkription und -Replikation sowie an der Genregulation beteiligt sind. In Zukunft könnte ein neuer Abschnitt eröffnet werden, der sich mit diesen Themen beschäftigt. Wir werden uns auf einige Merkmale der Kernmorphologie und -physiologie konzentrieren und ermutigen den Leser, andere ausgezeichnete Seiten zum Thema Genetik zu besuchen.

Bibliographie

Edens LJ, White KH, Jevtic P, Li X, Levy DL. 2013. Nuclear size regulation: from single cells to development and disease. Trends in Cell Biology 23:151-159.

Guo T, Fang Y. . 2014. Functional organization and dynamics of the cell nucleus. Frontiers in Plant Biology. vol 5: 378. doi: 10.3389/fpls.2014.00378 .