Clase 21. El núcleo celular 2024 - PDF

El Núcleo ESTRUCTURA Y FUNCIÓN Lic. Camila A. Oquelí Otero BMC - 2024  Introducción ¿Qué es el núcleo? ¿Por qué se separa el material genét...

El Núcleo ESTRUCTURA Y FUNCIÓN Lic. Camila A. Oquelí Otero BMC - 2024  Introducción ¿Qué es el núcleo? ¿Por qué se separa el material genético del citosol? ¿Cómo se originó el núcleo? Funciones del núcleo Composición general del núcleo Estructura del núcleo Envoltura nuclear CONTENIDO Lámina nuclear Complejo del poro nuclear Transporte a través de la envoltura nuclear (por CPN) Macromoléculas transportadas por CPN Características del transporte a través de CPN Diferencias entre el transporte por CPN y otros transportadores El nucleolo Composición del nucleolo Funciones del nucleolo 21/9/2022 2 Introducción ¿Qué es el núcleo? Es una estructura especializada que encontramos en las células eucarióticas. Almacena el material genético (ADN nuclear) de la célula y esto le permite ser el “centro administrativo” para actividades como: Crecimiento y diferenciación celular División celular Regulación del metabolismo intermediario Síntesis de proteínas 3  ¿Por qué se separa el material genético del citosol? El núcleo aísla y protege el ADN de la célula de muchas moléculas y otros componentes citosólicos que podrían accidentalmente dañar su estructura o interferir con los procesos en los que está involucrado. Garantizar que cuando se inicie la síntesis de las proteínas en el citosol, los ARNs hayan sido procesados correctamente en el núcleo. ¿Cómo se originó el núcleo? Funciones del núcleo REPLICATION ☺ Replicación: Síntesis de ADN ☺ Transcripción: Síntesis de ARN ☺ Procesamiento de los ARN ☺ Ensamblaje de las subunidades ribosomales ☺ Importación y exportación de materiales ☺ Mitosis y Meiosis El núcleo determina la estructura y la función de la célula Composición general del núcleo ✓ Doble membrana (envoltura nuclear). ✓ Cromatina (ADN + proteínas asociadas al ADN). ✓ Todos los tipos de ARNs. ✓ Otras proteínas: ▪ estructurales (lámina), ▪ de transporte, ▪ enzimas reguladoras, etc. Estructura del núcleo Envoltura nuclear  Formada por dos membranas concéntricas separadas por un espacio intermembrana de 10 a 50 nm (espacio perinuclear).  La membrana externa está cubierta por ribosomas y posee continuidad con la membrana del RE.  Se encuentra reforzada por dos armazones de filamentos intermedios, una interna (lámina nuclear) y otra externa (citoesqueleto celular) Lámina nuclear ◊ Red fibrilar densa ubicada en la superficie interna de la envoltura nuclear, formada por múltiples unidades de láminas interconectadas. ◊ Su estabilidad está controlada por fosforilación y desfosforilación. ◊ Ayuda a dar estructura y soporte a la envoltura nuclear. ◊ Sirve para anclar las fibras de cromatina y contribuye en la expresión génica. La envoltura nuclear es una estructura dinámica. Complejo del poro nuclear Dominios FG oLas membranas se fusionan en sitios diferentes formando un poro circular (2-4 µm2) , que está recubierto de proteínas y forma el complejo de poro nuclear. o Las células de mamíferos poseen entre 3000 y 4000 poros. oEstán recubiertos de 50 a 100 nucleoporinas, adoptando una estructura compleja. oLa cantidad de ellos depende del tamaño de la célula, de la actividad biosintética y de la actividad proliferativa. Transporte a través de la envoltura nuclear (por CPN)  El CPN permanece parcialmente abierto permitiendo el transporte pasivo de proteínas (≤50 kDa).  En la membrana hay difusión simple de moléculas pequeñas (menos de 100 Da y sin carga).  Los RNAs se unen a proteínas para su exportación y requiere energía.  Funciona como un diafragma, pudiendo aumentar su tamaño desde 9 hasta 36 nm (estructura dinámica).  Ejemplo de transporte: 6 subunidades ribosomales/minuto; 100 histonas/ minuto. Macromoléculas transportadas por CPN Hacia el núcleo: ▪ ADN polimerasas ▪ Histonas ▪ ARN polimerasas ▪ Factores de transcripción ▪ Proteínas ribosomales ▪ Otras Proteínas Hacia el citoplasma: ▪ ARNs mensajeros ▪ ARNs de transferencia ▪ Subunidades ribosomales (40S, 60S) Características del transporte a través de CPN * Proceso complejo debido a la diversidad y tamaño de los materiales transportados. * Es selectivo a señales de reconocimiento, señal de localización nuclear (NLS), señal de exportación nuclear (NES). * El movimiento de moléculas es mediado por proteínas conocidas como carioferinas. Ej. importinas y exportinas. * Las carioferinas y otras moléculas de transporte pueden pasar a través del poro sin gasto de energía. * El transporte es regulado. * La proteína Ran estabiliza la interacción de las carioferinas y la molécula carga. * Ran posee actividad GTPasa y puede estar unida a GTP o a GDP. * Las variaciones del gradiente Ran-GTP afectan el transporte de moléculas. ¿Qué hace que el transporte a través de CPN sea distinto a otros transportes membranales? Es realizado a través de un poro, que funciona como un canal acuoso, que es regulado y con una estructura compleja, lo que lo diferencia de otros tipos de transportadores de membrana. Las proteínas son transportadas en su conformación nativa. Debido a que, en otros organelos, las proteínas que son transportadas quedan confinadas allí y nunca salen, las señales que éstas tienen para su transporte son eliminadas, a diferencia de las nucleares que son permanentes. El Nucleolo El nucleolo Es una acumulación de productos de la transcripción de genes de ARNr y de subunidades ribosomales en proceso de ensamblaje.  No está delimitado por membrana.  En un mismo núcleo pueden existir varios nucleolos.  En él se llevan a cabo interacciones proteína- proteína y proteína-ácidos nucleicos. Composición del nucleolo  Genes que codifican para los ARNr localizados en los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22.  Proteínas ribosomales, ARNs ribosomales, subunidades ribosomales.  Proteínas no ribosomales: Nucleolina, RNA helicasas, etc. Funciones del nucleolo ▪ Transcripción de genes de ARNr y su procesamiento. ▪ Ensamblaje de subunidades ribosomales. ▪ Ensamblaje de la ribonucleoproteína Telomerasa. Patologías asociadas Mutaciones en LMNA, uno de los genes de las láminas, están asociadas a algunas enfermedades, entre las que se encuentran: Distrofia muscular de Síndrome de Progeria Emery-Dreifuss (EDMD2) Hutchinson-Gilford (HGPS) Foro: ¿Qué tipo de mutación es responsable de cada una de estas patologías?¿Cuáles son sus consecuencias? Estudiar Molecular Biology of the Cell. 4th edition https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26932/ 24