Poro nuclear
Diagrama del núcleo de una célula humana. Los poros nucleares están marcados abajo a la izquierda.
Poro nuclear.Vista lateral 1. Envoltura nuclear. 2. Anillo externo 3. Rayos. 4. Canasto. 5. Filamentos. (Dibujo basado en microscopía electrónica).
Los "poros nucleares" son grandes complejos de proteínas que atraviesan la envoltura nuclear , la cual es una doble membrana membranaque que rodea al núcleo celular , presente en la mayoría de los eucariontes eucariontes.. Hay cerca de 2000 complejos de poro en la envoltura nuclear en la célula de un vertebrado vertebrado,, pero varía dependiendo del número de transcripciones de la célula. Las proteínas que forman los complejos de poro nucleares son conocidas como nucleoporinas nucleoporinas.. Cerca de la mitad de las nucleoporinas contienen comúnmente una estructura terciaria alfa solenoide o beta hélice, hélice, o en algunos casos ambas como dominios proteicos separados. La otra mitad muestra características
estructurales típicas de proteínas "nativamente no dobladas", por ejemplo son proteínas altamente 1
flexibles que carecen de estructura secundaria ordenada. Estas proteínas desordenadas son las nucleoporinas FG, llamadas así por su secuencia aminoacídica que contiene varias repeticiones 2
del péptido fenilalanina-glicina . Los poros nucleares permiten el transporte de moléculas solubles en agua a través de la envoltura nuclear. Este transporte incluye el movimiento de ARN y ribosomas desde el núcleo al citoplasma, y movimiento de proteínas (tales como ADN polimerasa y lamininas), carbohidratos, moléculas de señal y lípidos hacia el núcleo. Es notable que el complejo de poro nuclear (CPN o NPC en inglés) puede conducir activamente 1000 translocaciones por complejo por segundo. Aunque las moléculas pequeñas pasan por difusión simple a través de los poros, las moléculas de mayor tamaño pueden ser reconocidas mediante secuencias de señal específicas y luego difundidas con la ayuda de las nucleoporinas hacia o desde el núcleo. Esto es conocido como el ciclo RAN. Cada una de las ocho subunidades proteicas que rodean el poro verdadero (el anillo externo) proyecta una proteína con forma de radio hacía el canal del poro. El centro del poro muchas veces parece que tuviera una estructura parecida a un tapón. Aún no se sabe sí esto corresponde a un tapón verdadero o es simplemente carga atrapada durante el tránsito.
1 Transporte a través del complejo de poro nuclear o
1.1 Importación de proteínas solubles
o
1.2 Exportación de proteínas
2 Referencias
Transporte a través del complejo de poro nuclea r Las partículas pequeñas (< 50 kDa) son capaces de pasar a través del complejo de poro nuclear mediante difusión pasiva. También pueden pasar partícul as más grandes a través del diámetro 3
grande del poro, pero a tasas casi insignificantes El paso eficiente a través del complejo requiere 4
varios factores proteicos. La sencillez del transporte por los poros nucleares es facilitada por receptores en los dominios FG llamados Carioferinas, los cuales son requeridos para el transporte núcleo-citoplásmico de moléculas mayores a 40 kDa. En la ausencia de estos receptores, abreviados Kaps, los dominios FG imponen una barrera física que impide el paso de 5
macromoléculas a través del poro nuclear . Las carioferinas, las cuales pueden actuar como importinas o exportinas, son parte de la super familia de la importina -β las que comparten en su totalidad una estructura tridimensional similar. Han sido sugeridos tres modelos para explicar los mecanismos de translocación:
Gradientes de afinidad a través del tapón (plug ) central. Afinidad browniana de apertura. Fase selectiva.
Importación de proteínas solubles[editar · editar código] Cualquier partícula que porte una señal de localización nuclear (NLS) será dirigida por el rápido y eficiente transporte a través del poro. Muchas señales de localización nuclear son conocidas, generalmente contienen una secuencia de aminoácidos conservada con residuos básicos tales como PKKKRKV. Cualquier material con una señal de localización nuclear será llevada por las importinas hacia el núcleo. El esquema clásico para la importación de partículas con señal de localización nuclear comienza primero con la α-importina uniéndose a la secuencia de la señal de localización nuclear, y actúa como un puente para unir la β-importina. Luego el complejo carga-βimportina—αimportina es dirigida hacia el poro nuclear y difunde a través de él. Una vez que el complejo está en el núcleo, se une RanGTP a la βimportina y la des plaza del complejo. Luego la proteína de suceptibilidad de apoptosis celular (CAS), una exportina que está unida a RanGTP en el núcleo, separa la α-importina de la carga. La proteína de señal de localización nuclear se encuentra de esta manera libre en el nucleoplasma. Los complejos βimportina-RanGTP e αimportina-CAS-RanGTP difunden de vuelta hacia el citoplasma donde los GTPs son hidrolizados a GDP llevando a la liberación de βimportina y αimportina que vuelve a estar disponible para una nueva importación de proteínas de señal de localización nuclear. Aunque la carga pase a través del poro con la asistencia de proteínas chaperonas, la translocación a través del poro no es por sí misma dependiente de energía. Sin embargo, el ciclo completo de importación necesita la hidrólisis de 2 GTPs y por lo tanto es energía dependiente y tiene que ser considerada como transporte activo. El ciclo de importación funciona gracias al gradiente de RanGTP núcleo-citoplasmático. Este gradiente surge de la localización nuclear exclusiva de RanGEFs, proteínas que cambian GDP a GTP en moléculas Ran. Por lo tanto hay una concentración elevada de RanGTP en el núcleo comparada con el citoplasma.
Exportación de proteínas[editar · editar código] Algunas moléculas nucleares necesitan ser exportadas desde el núcleo al citoplasma, como las subunidades ribosomales y ARNs mensajeros. Por lo tan to hay un mecanismo de exportación similar al de importación. En el esquema clásico de exportación, las proteínas con una secuencia de exportación nuclear (NES) se pueden unir en el núcleo para formar un complejo heterotrimérico con una exportina y RanGTP (por ejemplo la exportina CRM1). El complejo puede difundir al citoplasma donde el GTP es hidrolizado y la proteína de secuencia de exportación nuclear es liberada. El complejo CRM1RanGDP difunde de vuelta hacia el núcleo donde el GDP es cambiado a GTP por las RanGEFs. Este porceso también es dependiente de e nergía ya que consume GTP. La ex portación con CRM1 puede ser inhibida por la leptomicina C.
Envoltura nuclear o carioteca: Presenta dos capas, dos unidades de membrana, que limitan un espacio perinuclear entre ambas. La envoltura nuclear es una diferenciación local del RE, y está conectada con él, de manera que el espacio perinuclear se continúa con el lumen de las cisternas del RE llenas de enquilema. Exteriormente presenta ribosomas como el RE rugoso. La envoltura nuclear presenta poros distribuidos regularmente, y no son simples aberturas sino que están ocupadas por una estructura compleja: el anillo, que está constituido por 2 ciclos de 8 unidades de naturaleza ribonucleica, esféricas dispuestas simétricamente (Fig. 9.2). Entre el anillo y el poro circular o poligonal hay un sistema de fibrillas o proyecciones cónicas o fibrosas y puede haber una partícula central más o menos del tamaño de los ribosomas (Fig. 9.2). La cantidad de poros es mayor en los núcleos fisiológicamente más activos: a través de ellos pasan moléculas de ARN, proteínas y enzimas, es decir que los poros son translocadores de moléculas. Generalmente están dispuestos al azar, pero en Equisetum forman un cinturón alrededor del núcleo. Unida a la superficie interna de la envoltura nuclear se encuentra una capa delgada de proteínas, la lámina nuclear . Las proteínas de la lámina nuclear pertenecen al grupo de los filamentos intermedios de proteínas citoesqueléticas. La lámina nuclear interviene en la fijación de partes determinadas del cromosoma a dicha envoltura durante la interfase (Fig.9.3) Fig. 9.2. Poros de la envoltura nuclear en vista superficial (izq.) y en corte (der.)
Esquema tomado de Strasburger et al. (1994).
Fig. 9.3. Corte de envoltura nuclear
Esquema tomado de De Robertis et al. (1996)
