Nucleusนิ�วเคลี�ยส

นิ�วเคลี�ยส (Nucleus) คอ อะไร (What is Nucleus ?)

• นิ�วเคลี�ยส (Nucleus) คอออร์ แกเนิลีลี ที่��มี�เย�อหุ้��มี 2 ชั้��นิ ภายในิ

บร์ร์จุ�สาร์พั�นิธุ�กร์ร์มีไว� มี�กพับ อย!"บร์�เวณกลีางเซลีลี แลีะพับได้�

ในิเซลีลี ของพัวกย!คาร์�โอต• ภายในินิ�วเคลี�ยส(Nucleus)จุะมี�

ด้�เอ+นิเอ (DNA) ก�บโปร์ต�นิหุ้ลีาย ชั้นิ�ด้ที่��เกาะต�วอย!"ก�บด้�เอ+นิเอ

(DNA) เชั้"นิ ฮิ�สโตนิ (Histone) [โด้ยในิด้�เอ+นิเอ(DNA)ก+จุะมี�ย�นิ(Gene)ต"างๆ] โด้ยขด้ต�วก�นิ

เป/นิโคร์โมีโซมี (Chromosome)

• เป/นิร์!ปกลีมีหุ้ร์อร์!ปไข" เซลีลี ที่��วๆไปจุะมี�หุ้นิ0�งนิ�วเคลี�ยส แต" ส�ตว ชั้� �นิต1�าบางชั้นิ�ด้ เชั้"นิ พัาร์ามี�เซ�ยมีจุะมี� 2 นิ�วเคลี�ยส

หุ้ร์อเซลีลี เมี+ด้เลีอด้แด้งของส�ตว พัวกเลี��ยงลี!กด้�วยนิ1�านิมี เมี�อเจุร์�ญเต+มีที่�� จุะไมี"มี�นิ�วเคลี�ยส

• หนิ�าที่�� นิ�วเคลี�ยสเป/นิโคร์งสร์�างที่��มี�ความีส1าค�ญที่��ส�ด้ของ เซลีลี ที่1าหุ้นิ�าที่��เป/นิศู!นิย กลีางควบค�มี พัฤต�กร์ร์มี แลีะ

ก�จุกร์ร์มีต"างๆ ภายในิเซลีลี

โครงสร�างของนิ�วเคลี�ยส 1. เย�อหุ้��มีนิ�วเคลี�ยส (nuclear membrane) เป/นิเย�อบางๆ

2 ชั้��นิ เร์�ยงซ�อนิก�นิ ที่��เย�อนิ��จุะมี�ร์! เร์�ยกว"านิ�วเคลี�ยร์ พัอร์ (nuclear pore) หุ้ร์อ แอนินิ!ลี�ส (annulus) มีากมีาย ที่1า

หุ้นิ�าที่�� เป/นิที่างผ่"านิของสาร์ต"างๆ ร์ะหุ้ว"างไซโที่พัลีาซ0มี แลีะนิ�วเคลี�ยส นิอกจุากนิ��เย�อหุ้��มีนิ�วเคลี�ยสย�งมี�ลี�กษณะ

เป/นิเย�อเลีอกผ่"านิเชั้"นิเด้�ยวก�บเย�อหุ้��มีเซลีลี

• 2. โครมาที่�นิ (chromatin) เป/นิส"วนิของนิ�วเคลี�ยสที่��ย�อมี ต�ด้ส� เป/นิเส�นิใยเลี+กๆ พั�นิก�นิเป/นิร์"างแหุ้ ปร์ะกอบด้�วย

โปร์ต�นิหุ้ลีายชั้นิ�ด้ แลีะ DNA โคร์มีาต�นิจุะหุ้ด้ส��นิเข�าแลีะ หุ้นิาในิขณะที่��เซลีลี มี�การ์แบ"งต�วซ0�งเร์�ยกว"าโคร์โมีโซมี ส��งมี�

ชั้�ว�ตแต"ลีะชั้นิ�ด้ก+จุะมี�จุ1านิวนิโคร์โมีโซมี แตกต"างก�นิไป มี�หุ้นิ�าที่�� ควบค�มีก�จุกร์ร์มีต"างๆ ของเซลีลี แลีะควบค�มีการ์

ถ่"ายที่อด้ลี�กษณะที่างพั�นิธุ�กร์ร์มีของส��งมี�ชั้�ว�ตที่��วไป

• 3. นิ�วคลี�โอลี�ส (nucleolus) เป/นิส"วนิของนิ�วเคลี�ยสที่��มี� ลี�กษณะเป/นิก�อนิอนิ�ภาคหุ้นิาที่0บ ปร์ะกอบด้�วย โปร์ต�นิ,

DNA แลีะ RNA นิ�วคลี�โอลี�สมี�หุ้นิ�าที่�� ส�งเคร์าะหุ้ RNA ชั้นิ�ด้ ต"างๆ แลีะถ่!กนิ1าออกที่างร์!ของเย�อหุ้��มีนิ�วเคลี�ยสเพั�อสร์�าง

เป/นิไร์โบโซมีต"อไป ด้�งนิ��นินิ�วคลี�โอลี�สจุ0งมี�ความีส1าค�ญต"อ การ์สร์�างโปร์ต�นิเป/นิอย"างมีาก เนิ�องจุากไร์โบโซมีที่1าหุ้นิ�าที่��

สร์�างโปร์ต�นิ

การควบค�มการแสดงออกของย�นิ

Regulation of gene expression

• 1. เซลีลี โปร์คาร์�โอต ( Prokaryotic cells) เซลีลี ที่��ไมี"มี�เย�อ หุ้��มีนิ�วเคลี�ยส ลี�กษณะเซลีลี จุะค"อนิข�างเลี+ก มี�ขนิาด้ 0.2-

10 ไมีโคร์เมีตร์ จุะเป/นิเซลีลี ของพัวกแบคที่�เร์�ย สาหุ้ร์"ายส�เข�ยวแกมีนิ1�าเง�นิ

• 2. เซลีลี ย!คาร์�โอต ( Eukaryotic cells) เซลีลี ที่��มี�เย�อหุ้��มี นิ�วเคลี�ยส ได้�แก" เหุ้+ด้ ร์า เซลีลี ของพัชั้แลีะส�ตว ที่� �วๆไป

• การ์แสด้งออกของย�นิเพั�อสร์�างโปร์ต�นิแต"ลีะชั้นิ�ด้จุะเก�ด้ ข0�นิในิเวลีาแลีะปร์�มีาณที่��แตกต"างก�นิ ที่��งนิ��ข0�นิก�บบที่บาที่

  แลีะหุ้นิ�าที่��ของโปร์ต�นิชั้นิ�ด้นิ��นิๆ โปร์ต�นิที่��มี�ความีส1าค�ญต"อการ์ด้1าร์งชั้�ว�ตของเซลีลี จุะมี�การ์ผ่ลี�ตอย!"ตลีอด้เวลีา

• ส"วนิโปร์ต�นิอ�กจุ1าพัวกหุ้นิ0�งจุะถ่!กส�งเคร์าะหุ้ ข0�นิก+ต"อเมี�อ เซลีลี มี�ความีจุ1าเป/นิต�องใชั้� หุ้ร์อถ่!กเหุ้นิ��ยวนิ1าใหุ้�สร์�างข0�นิในิ

บางสภาวะเที่"านิ��นิ ในิที่1านิองกลี�บก�นิ จุะมี�โปร์ต�นิอ�กจุ1าพัวกหุ้นิ0�งถ่!กสร์�างนิ�อยลีงเมี�อเซลีลี ไมี"จุ1าเป/นิต�องใชั้�

• การ์ควบค�มีการ์แสด้งออกของย�นิ จุะเก��ยวข�องก�บ กร์ะบวนิการ์กร์ะต��นิหุ้ร์อย�บย��งการ์ส�งเคร์าะหุ้ RNA แลีะ

โปร์ต�นิของย�นินิ��นิๆ (หุ้ากย�นินิ��นิมี�ไว�ส1าหุ้ร์�บสร์�างโปร์ต�นิ) โด้ยอาศู�ยการ์เหุ้นิ��ยวนิ1าใหุ้�เอนิไซมี ที่1างานิด้�วยต�วเหุ้นิ��ยวนิ1า

(inducer) หุ้ร์อย�บย��งการ์ที่1างานิของเอนิไซมี ด้�วยต�ว กด้ด้�นิ (repressor) ซ0�งสามีาร์ถ่ควบค�มีได้�ในิข��นิตอนิการ์

ลีอกแบบ (transcription) แลีะการ์แปลีร์หุ้�ส (translation)

การควบค�มการแสดงออกของย�นิในิโปรคาร�โอต

• การ์ควบค�มีการ์แสด้งออกของย�นิใหุ้�เป/นิโปร์ต�นิในิโปร์แค ร์�โอต จุะเก�ด้ในิข��นิตอนิ

การ์ค�ด้ลีอกด้�เอ+นิเอเป/นิส1าค�ญ แลีะเป/นิการ์เก�ด้ข0�นิเพั�อ ตอบสนิองต"อส�ญญาณต"างๆ ในิส��งแวด้ลี�อมี

• ในิโปร์แคร์�โอตย�นิส"วนิใหุ้ญ"จุะอย!"เป/นิกลี�"มี แลีะย�นิในิกลี�"มี นิ��นิๆ จุะใชั้�ต1าแหุ้นิ"ง โปร์โมีเตอร์ เด้�ยวก�นิในิการ์ที่��จุะเร์��มีการ์

 ค�ด้ลีอกด้�เอ+นิเอเพั�อส�งเคร์าะหุ้ เป/นิอาร์ เอ+นิเอ กลี�"มีของย�นิ ที่��มี�ลี�กษณะด้�งกลี"าวนิ��ว"าโอเปอร์ ร์อนิ (operon)

ย�นิแต"ลีะปร์ะเภที่ในิโอเปอร์ ร์อนิ

1. ย�นิควบค�มี (regulator gene) มี�หุ้นิ�าที่��ควบค�มีย�นิด้1าเนิ�นิการ์โด้ยสร์�างต�วกด้ด้�นิ ซ0�ง สามีาร์ถ่จุ�บก�บย�นิด้1าเนิ�นิการ์ ที่1าใหุ้�เอ+นิไซมี อาร์ เอ+นิเอโพัลี�เมีอเร์สไมี"สามีาร์ถ่ส�งเคร์าะหุ้

อาร์ เอ+นิเอได้�

2. ย�นิส"งเสร์�มี (promoter gene) เป/นิต1าแหุ้นิ"งใหุ้�เอ+นิไซมี อาร์ เอ+นิเอโพัลี�เมีอเร์สจุ�บ แลีะ เคลี�อนิที่��ไปย�งย�นิโคร์งสร์�างเพั�อส�งเคร์าะหุ้ อาร์ เอ+นิเอ

3. ย�นิด้1าเนิ�นิการ์ (operator gene) อย!"ถ่�ด้จุากย�นิส"งเสร์�มีแลีะอย!"ก"อนิหุ้นิ�าย�นิโคร์งสร์�าง เป/นิต1าแหุ้นิ"งจุ�บของต�วกด้ด้�นิในิการ์ควบค�มีการ์ส�งเคร์าะหุ้ อาร์ เอ+นิเอ

4. ย�นิโคร์งสร์�าง (structural gene) เป/นิย�นิหุ้ลี�กที่��มี�ข�อมี!ลีที่างพั�นิธุ�กร์ร์มีซ0�งจุะสร์�าง โปร์ต�นิโด้ยตร์ง

การ์แสด้งออกของย�นิโคร์งสร์�างจุะผ่"านิที่างการ์ควบค�มีการ์ที่1างานิของย�นิต"างๆ ที่��กลี"าวมีาแลี�วข�างต�นิ

• แลี+คโอเปอร์ ร์อนิปร์ะกอบไปด้�วยย�นิโคร์งสร์�างที่��ส1าค�ญได้�แก"ย�นิที่��ผ่ลี�ตเอ+นิไซมี ที่��เก��ยวข�องก�บเมีแที่บอลี�ซ0มีของนิ1�า

ตาลีแลี+คโตส จุากการ์ศู0กษาพับว"าเอ+นิไซมี ที่��ง 3 ชั้นิ�ด้นิ��จุะถ่!กสร์�างข0�นิก+ต"อเมี�อเซลีลี ถ่!กเลี��ยงในิอาหุ้าร์ที่��มี�นิ1�าตาลีแลี+คโตส

เป/นิส"วนิปร์ะกอบ ในิขณะที่��เมี�อไมี"มี�นิ1�าตาลีแลี+คโตส แบคที่�เร์�ยจุะไมี"สร์�างเอ+นิไซมี ด้�งกลี"าว เพั�อใหุ้�ไมี"ส!ญเส�ย

พัลี�งงานิตลีอด้จุนิเวลีาอ�นิมี�ค"าไปก�บการ์สร์�างเอ+นิไซมี ข0�นิมีาแลี�วไมี"ถ่!กนิ1าไปใชั้�ใหุ้�เก�ด้ปร์ะโยชั้นิ

ต�วอย!างการควบค�มการแสดงออกของโอเปอรอนิ

• ค1าตอบก+คอเมี�อเซลีลี ของแบคที่�เร์�ยถ่!กเลี��ยงในิอาหุ้าร์ที่�� ไมี"มี�นิ1�าตาลีแลี+คโตส นิ��นิหุ้มีายความีว"าเซลีลี ก+ไมี"จุ1าเป/นิต�อง

สร์�างเอ+นิไซมี ข0�นิมีาย"อยนิ1�าตาลีแลี+คโตส การ์ควบค�มีเพั�อไมี"ใหุ้�เก�ด้การ์แสด้งออกของย�นิโคร์งสร์�างเก�ด้จุากการ์ที่��มี�

โปร์ต�นิต�วกด้ซ0�งสร์�างมีาจุากย�นิควบค�มี ไปจุ�บบนิต1าแหุ้นิ"ง โอเปอร์ เร์เตอร์ แลีะคาบเก��ยวก�บต1าแหุ้นิ"งโปร์โมีเตอร์ เป/นิ

เหุ้ต�ใหุ้�เอ+นิไซมี อาร์ เอ+นิเอโพัลี�เมีอเร์สไมี"สามีาร์ถ่จุ�บก�บ ต1าแหุ้นิ"งโปร์โมีเตอร์ จุ0งไมี"สามีาร์ถ่ส�งเคร์าะหุ้ mRNA ของ

ย�นิโคร์งสร์�างได้� แลีะผ่ลีส�ด้ที่�ายคอไมี"มี�การ์ผ่ลี�ตเอ+นิไซมี  ออกมีานิ��นิเอง

• แต"เมี�ออย!"ในิอาหุ้าร์ที่��มี�นิ1�าตาลีแลี+คโตส แบคที่�เร์�ยต�องสร์�างเอ+นิไซมี

ข0�นิมีาย"อยนิ1�าตาลีด้�งกลี"าว นิ1�าตาลีแลี+คโตสจุ1านิวนิหุ้นิ0�งจุะ ไปจุ�บก�บโปร์ต�นิต�วกด้ ที่1าใหุ้�เก�ด้การ์เปลี��ยนิแปลีงร์!ปร์"าง

 ของโปร์ต�นิด้�งกลี"าว ที่1าใหุ้�โปร์ต�นิต�วกด้ไมี"สามีาร์ถ่จุ�บก�บ สายด้�เอ+นิเอตร์งต1าแหุ้นิ"งโอเปอร์ เร์เตอร์ ด้�งนิ��นิเอ+นิไซมี

อาร์ เอ+นิเอโพัลี�เมีอเร์สจุ0งสามีาร์ถ่จุ�บก�บต1าแหุ้นิ"ง โปร์โมีเตอร์ แลีะเร์��มีการ์ส�งเคร์าะหุ้ mRNA ของย�นิ

โคร์งสร์�างเพั�อผ่ลีส�ด้ที่�ายจุะได้�เอ+นิไซมี ออกมีาใชั้�ในิที่��ส�ด้

clip

ที่ร�ปโอเปอรอนิ (trp operon)

เป/นิโอเปอร์อนิที่��เก��ยวข�องก�บการ์ส�งเคร์าะหุ้ กลี�"มี ของเอนิไซมี ที่��ใชั้�ในิการ์ส�งเคร์าะหุ้ กร์ด้อะมี�โนิที่ร์�ปโตเฟนิ

(tryprophan)

การควบค�มการแสดงออกของย�นิในิย"คาร�โอต

• การควบค�มการแสดงออกของย�นิในิย"คาร�โอตจะซั�บ ซั�อนิกว!าในิโปรคาร�โอตมาก เนิ�องจากจ�โนิมของย"คาร�

โอตม�ย�นิมากกว!าในิโปรคาร�โอตมาก• ย�นิที่�%งหมดนิ�%ไม!ได�ที่&างานิพร�อมก�นิ ซั(�งย�นิแต!ลีะย�นินิ�%นิจะม�การแสดงออกแตกต!างก�นิตามเวลีาแลีะสภาวะของเซัลีลี*

• การ์ที่��เซลีลี ย!คาร์�โอตมี�เย�อหุ้��มีนิ�วเคลี�ยส จุ0งที่1าใหุ้� กร์ะบวนิการ์ถ่อด้ร์หุ้�สเก�ด้ในินิ�วเคลี�ยส แลีะกร์ะบวนิการ์

แปลีร์หุ้�สเก�ด้ในิไซโตพัลีาสซ0มีแยกจุากก�นิเด้+ด้ขาด้ มี�ได้�เก�ด้ต"อเนิ�องก�นิอย"างในิโปร์คาร์�โอต

• ลี�กษณะที่��แตกต"างร์ะหุ้ว"างพั�นิธุ�กร์ร์มีของย!คาร์�โอต แลีะ โปร์คาร์�โอตที่��ส1าค�ญอ�กปร์ะการ์หุ้นิ0�ง คอ ย�นิของย!คาร์�โอ

ตจุะอย!"แยกเป/นิส"วนิๆ ที่��เร์�ยกว"าเอกซอนิ (exon) ซ0�งต�อง มี�กร์ะบวนิการ์ต�ด้อ�นิที่ร์อนิ (intron) ออกแลีะเชั้�อมีเอก

ซอนิเข�าด้�วยก�นิ

การควบค�มในิข�%นิค�ดลีอก (transcription)

DNA metylation• การ์เต�มีหุ้มี!"เมีที่�ลี เข�าที่��เบสไซโตซ�นิ (cytosine, C) ของด้�เอนิเอ โด้ย

เอนิไซมี DNA metyltransferase (DNA MTase) • บร์�เวณที่��มี�เบส CG จุ1านิวนิมีาก แลีะอย!"ตอนิต�นิของย�นิโคร์งสร์�าง

มี�กจุะถ่!กเต�มีหุ้มี!"เมีที่�ลี หุ้ากเบสไซโตซ�นิในิบร์�เวณด้�งกลี"าวของย�นิ ใด้ถ่!กเต�มีหุ้มี!"เมีที่�ลี ย�นินิ��นิจุะไมี"ที่1างานิหุ้ร์อไมี"แสด้งออก

การควบค�มในิข�%นิแปลีรห�ส (translation)

• กลีไกการ์ควบค�มีการ์แสด้งออกของย�นิ อาจุใชั้�ต�วกด้ด้�นิคอ โปร์ต�นิร์�เพัร์สเซอร์ (repressor protein) โด้ยเมี�อจุ�บก�บ

mRNA แลี�วจุะย�บย��งการ์แปลีร์หุ้�สได้� ต�วอย"างเชั้"นิ การ์ย�บย��ง การ์แปลีร์หุ้�สของเฟอร์�ต�นิ (ferritin) โด้ย iron repressive

mRNA binding protein ซ0�งจุะตอบสนิองต"อเหุ้ลี+ก โด้ยเมี�อมี� เหุ้ลี+กปร์�มีาณนิ�อย โปร์ต�นินิ��จุะสามีาร์ถ่ย�บย��งการ์แปลีร์หุ้�สได้�

• การ์แสด้งออกของย�นิในิย!คาร์�โอต นิอกจุากจุะถ่!กควบค�มี โด้ยโปร์ต�นิแลี�ว ในิป9จุจุ�บ�นิพับว"า มี� RNA บางชั้นิ�ด้สามีาร์ถ่

ควบค�มีการ์แสด้งออกของย�นิได้�เชั้"นิก�นิ เชั้"นิ siRNA, shRNA แลีะ miRNA โด้ย RNA เหุ้ลี"านิ��จุะที่1าใหุ้� mRNA ไมี"ถ่!กแปลีร์หุ้�สออกมีาเป/นิโปร์ต�นิ