Proteínas del Transporte Nuclear

Biología Celular - Bloque 2: Estructura y Función de las Células

• El núcleo es la característica principal de las células eucariotas.
• Sirve como almacén de la información genética.
• Controla el funcionamiento celular a nivel genómico.
• Se lleva a cabo la replicación del ADN.
• Se lleva a cabo la transcripción y el procesamiento del ARN.
• Regula la expresión génica.

El Núcleo - Unidad Didáctica 4

• La envoltura nuclear separa el contenido del núcleo del citoplasma, proporcionando un armazón estructural y una barrera selectiva al tráfico de moléculas.
• Los complejos de poros nucleares son los únicos canales de comunicación entre el núcleo y el citoplasma, permitiendo el intercambio controlado de moléculas.
• La lámina nuclear es una red de fibras que proporciona soporte estructural al núcleo y juega un papel clave en la regulación de la expresión génica. Está formada por una o varias moléculas relacionadas llamadas láminas, que son proteínas fibrosas de 60-80 kDa. Las láminas se unen entre ellas formando filamentos.
• El complejo del poro nuclear tiene un canal central y una simetría de octámero formada por 8 subunidades. Permite el paso de pequeñas moléculas polares y macromoléculas.
• Las membranas internas y externas se unen en los complejos de poro nuclear, constituyendo los únicos canales que permiten el paso de distintas moléculas a través de la envuelta nuclear.
• La lámina nuclear es una red de fibras que proporciona soporte estructural al núcleo.
• Los componentes del complejo del poro nuclear incluyen el componente citoplasmático, el anillo nuclear y la canasta nuclear, que están unidos a la membrana nuclear interna y externa.
• El transporte selectivo de proteínas está mejor caracterizado y se realiza cuando las proteínas van a ser transportadas del citoplasma al núcleo, usando secuencias específicas de aa. que se denominan señales de localización nuclear. Proteínas como histonas, ADN-polimerasas y ARN-polimerasas utilizan este método.
• La señal de localización nuclear está formada por varias secuencias de aminoácidos, y su funcionamiento está mediado por las proteínas carioferinas (importinas y exportinas).
• El receptor de la lámina B (LBR) y la emerina ayudan en la regulación del ADN y la transcripción. El complejo LINC (ligador de núcleo y citosqueleto) interviene en la regulación del núcleo.
• El síndrome de Hutchinson-Gilford progeria (HGPS) es una enfermedad rara caracterizada por un envejecimiento acelerado, causada por una mutación en el gen LMNA.
• La mayoría de las secuencias de localización nuclear están constituidas por aminoácidos básicos (Lys, Arg).
• Dos proteínas juegan un papel fundamental en el transporte de proteínas al núcleo: Las carioferinas y las proteínas Ran. Las carioferinas se dividen en importinas (del citoplasma al núcleo) y exportinas (del núcleo al citoplasma). Las proteínas Ran pertenecen a la familia Ras y poseen actividad GTPasa, regulando el tráfico de proteínas a través del complejo del poro nuclear.
• La salida de los ARNm, ARNr y ARNt es un proceso fundamental para la regulación de la expresión génica. La salida ocurre a través de los complejos del poro nuclear mediante transporte activo.
• Los ARN pequeños, como los ARNs pequeño nucleares (ARNsn) y los ARN pequeños nucleolares (ARNsno) son importantes en la biogénesis del ARN y el procesamiento del ARN. Se transportan al citoplasma donde se unen a proteínas para formar RNPs, que actúan en el núcleo.
• La organización interna del núcleo se caracteriza por los cromosomas, la cromatina, el nucléolo y otros dominios estructurales.
• La cromatina, en interfase, se organiza en bucles y contiene 50-100 Kb de ADN.
• El nucléolo es el sitio donde se produce la transcripción y el procesamiento del ARNr.
• Los cromosomas están distribuidos de una forma espacial ordenada en regiones llamadas territorios cromosómicos. En estos territorios son agrupados con sus centrómeros y telómeros en polos opuestos.
• La organización interna del núcleo está demostrada por la localización de los procesos nucleares en regiones concretas del núcleo, ya que los nucleos contienen sitios agrupados de replicación del ADN, donde se da la replicación.
• Los nucleos interfásicos están organizados en dominios de bucle, que contienen entre 50-100 kb de ADN.
• Los nucleos contienen dominios estructurales diferentes como: Nucléolo, Cuerpos de Cajal y Cuerpos PML, los cuales tienen funciones especificas en el proceso de transcripción.
• La cromatina es una estructura compleja de ADN y proteínas. Existen tres niveles básicos de empaquetamiento: el nucleosoma, la fibra de 30 nm, y el nivel de las asas de 300 nm. Las interacciones entre histonas y ADN son dinámicas, pudiendo sufrir modificaciones como acetilación, desacetilación y metilación, que influyen en la expresión génica.
• El núcleo y sus constituyentes se desensamblan y reorganizan en la etapa de mitosis, y este proceso está controlado por la fosforilación/defosforilación de proteínas como Cdc2 y sus ciclinas.
• La etapa inicial de la reorganización de la envuelta nuclear implica la unión de las vesículas a la superficie de los cromosomas para formar una doble membrana. Se reensamblan los complejos de poro nuclear, así como la lámina nuclear.