Biología Celular - Núcleo PDF

NÚCLEO GENERALIDADES El núcleo es el maestro regulador de la célula, contiene los genes, los expresa. Se encarga de regular todo lo que tiene que ver con proteínas. Regula la expresión de genes y la formación de las estructuras que se encargan de sintetizar una proteína:...

NÚCLEO GENERALIDADES El núcleo es el maestro regulador de la célula, contiene los genes, los expresa. Se encarga de regular todo lo que tiene que ver con proteínas. Regula la expresión de genes y la formación de las estructuras que se encargan de sintetizar una proteína: los ribosomas. Es el maestro regulador porque las células funcionan a través de proteínas. El núcleo es un organelo membranoso, rodeado por dos bicapas lipídicas, membrana externa e interna. Contiene cromatinas que pueden convertirse en cromosomas. En los nucleolos ocurre el ensamblaje de los ribosomas y la síntesis del arn ribosomal. El nucleoplasma, símil del citosol es la fase acuosa del núcleo, contiene proteínas encargadas de regular la función nuclear. La membrana externa generalmente está tachonada de ribosomas y es una continuación al RER. ENVOLTURA NUCLEAR Regula el tráfico molecular. Tiene permeabilidad selectiva Está compuesta por: Doble bicapa lipídica: Compuesta de una membrana interna y externa (bicapa lipídica), está formada por lípidos. Proteínas de anclaje: Están en la membrana externa y le permiten al núcleo permanecer suspendido en el citoplasma. Integrinas. / Lámina nuclear: La membrana interna está cubierta por esta lámina. La lámina nuclear de la estructura y soporte a la envoltura nuclear y ayuda a la adhesión de cromatinas. Lamininas: Forma filamentos intermedios en la parte interna, dándole estructura a la membrana. La laminina permite la regulación de la cromatina (ADN densamente empaquetado) presente dentro del núcleo, pues la cromatina se pega a las lamininas. Poros nucleares: Moléculas pasan a través de estos. Lo que pasa se regula por: receptores, el tamaño. Cada poro tiene un complejo por dentro, este complejo está hecho de nucleoporinas. Moléculas que pasan fácilmente: Moléculas pequeñas, como H2O. Moléculas que pasan difícilmente: Moléculas grandes, como ácidos nucleicos y proteínas. El retículo endoplasmático se extiende hacia afuera de la célula. Con ribosomas se le llama retículo endoplásmico rugoso. COMPLEJO DEL PORO NUCLEAR A través de este se transfiere sustancia, está compuesta de proteínas, llamadas nucleoporinas. Se organizan en núcleos para formar a las estructuras del poro nuclear. Hay hasta 30 tipos de nucleoporinas. Vamos a tener anillos de proteínas que le dan estructura al complejo del poro nuclear. Tenemos 3 filtros para que pasen las proteínas: Los filamentos citoplasmáticos reconocen proteínas específicas y gracias a esto pueden pasar. Sin embargo tiene que pasar otros tipos de estructuras. Dominios fg impiden el paso de las macromoléculas. Forman una maya. Canasta nuclear TRANSPORTE DENTRO Y FUERA DEL NÚCLEO Hay combinaciones específicas de aminoácidos reconocidos por los receptores, estas combinaciones son conocidas como “Señal de localización nuclear”. Esta señal debe de ser reconocida por una importina, una proteína, pues importa cosas hacia el núcleo. Las importinas son reconocidas por los filamentos citoplasmáticos para meterse al núcleo. Entran al núcleo Factores de transcripción. Factores de replicación. Salen del núcleo mRNA tRNA Subunidades ribosomales (NO SALEN YA ARMADOS) Necesitamos: Señal de localización nuclear → importina o exportina Importinas: Mueven las macro moléculas del citoplasma al núcleo. Exportinas: Mueven las macromoléculas del núcleo al citoplasma. Factores de transcripción: Proteínas y lípidos. Los factores de transcripción llegan al adn para inducir la expresión de la insulina y que se genere esta insulina. Para que se genere los factores de expresión deben de entrar al núcleo. Cuando los factores de transcripción son lipídicos, entran por difusión simple. Unidades ribosomales: mayor y menor. Si una molécula ya no necesita ser generada, su factor de transcripción regresa al citosol. PARA QUE ENTRE LA PROTEÍNA CARGO Proteína cargo: Proteína con señal de localización nuclear que es llevada dentro o fuera del núcleo por una importina o exportina. Entra el factor de transcripción, que suele ser una proteína o lípido, ya que es reconocido por la importina, la cual a su vez es reconocida por los filamentos citoplasmáticos, esto le permite entrar al núcleo. Para despegar a la importina de la proteína cargo necesitamos Ran GTP, cuando Ran GTP se une, importina y proteína a cargo se despegan, por un cambio conformacional que induce Ran GTP. La importina, que ahora tienen pegado RanGTP, se sale. Dentro del núcleo tenemos mucho GTP y fuera tenemos poco. GTP va hacia afuera, por lo que la importina sale. Hay otras proteínas que hidrolizan GTP y se convierte en GDP, una vez siendo GDP se separa la importina, ahora la importina está lista para reconocer a otra proteína y jalarla al núcleo. Ran GAP hidroliza a Ran GTP PARA QUE SALGA LA PROTEÍNA CARGO La proteína cargo sale gracias a la exportina. La exportina, no puede salir sola, por lo que si queremos que salga necesita a RanGTP, que por gradiente de concentración va hacia afuera. Y afuera, se hidroliza, convirtiéndose en GDP, y se separan los componentes. Impotina/exportina, ranGTP y la proteína cargo se unen y salen del núcleo. Ran GTP se despega hidrolizándose cuando está fuera y convirtiéndose en GDP, PARA VOLVERSE A METER. Tenemos mucho GDP afuera y poco adentro, por lo que GDP se va adentro. La importina reconoce la señal de localización nuclear de la proteína cargo Tenemos diferentes tipos de importina, por lo que tenemos muchos tipos diferentes de importinas para meter estas diferentes proteínas. GTP → Tiende a salir porque hay mucho adentro GDP → Tiende a entrar porque hay mucho afuera. El GDP se vuelve a meter al núcleo con ayuda de otra proteína. Importina y la proteína cargo son novios, la amante es RanGTP. La proteína cargo y la importina se divorcian, la proteína cargo se queda con la casa (el núcleo) entonces la proteína cargo corre a importina, junto con GTP. Después GTP se cansa de la importina, despegándose de ella e hidrolizandose para volver a meterse al núcleo. Si queremos que la proteína cargo salga… mpotina, ranGTP y la proteína cargo, si queremos que esta salga, se unen y salen del núcleo. Ran GTP se despega hidrolizandose cuando está fuera y convirtiéndose en GDP, PARA VOLVERSE A METER. I PROCESO Importinas / exportinas (acarreadoras) → Proteínas cargo → Proteína cargo y acarreadoras se unen mediante Ran GTP /GDP → GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN Este proceso es por difusión facilitada. La exportación de proteínas desde el núcleo hacia el citoplasma implica un proceso específico que incluye varios pasos y componentes clave: Proceso de exportación nuclear:  1. Señal de localización nuclear (NLS): Las proteínas que necesitan ser exportadas a menudo tienen una señal de exportación nuclear (NES) en su secuencia. Esta señal es reconocida por proteínas transportadoras. 2. Interacción con exportinas: Las proteínas con la NES se unen a proteínas llamadas exportinas, que son responsables del transporte de la proteína a través del poro nuclear. 3. Transporte a través del poro nuclear: La exportina, junto con la proteína cargada, se une a un pequeño GTPasa llamada Ran. En el núcleo, Ran está en su forma activada (RanGTP), lo que favorece la unión de la exportina a la proteína. Esta complejidad se mueve a través del poro nuclear. 4. Liberación en el citoplasma: Una vez que el complejo exportina-proteína sale del núcleo, RanGTP se convierte en RanGDP (desfosforilación), lo que provoca que la proteína se libere de la exportina. 5. Reciclaje: La exportina puede regresar al núcleo para repetir el proceso, y RanGDP es regenerado a RanGTP en el núcleo para facilitar futuros transportes. Resumen La exportación de proteínas del núcleo se realiza a través de señales específicas que las reconocen, facilitando su transporte mediante proteínas transportadoras (exportinas) y la interacción con Ran. Este proceso es esencial para la regulación de funciones celulares y la respuesta a señales del entorno. 4o mini TRANSPORTE DENTRO Y FUERA DEL NÚCLEO Los virus se replican a sí mismos utilizando la maquinaria de replicación de otras células. Los virus se han desarrollado en sus cápsulas para que tengan señales de importación y exportación nuclear. Son conocidas como proteínas, las meten al núcleo y se empiezan a multiplicar. Luego tienen señales de transportación nuclear conocidas como exportaciones, haciendo que las puedan meter al núcleo. En la división celular, el núcleo se desensambla, esto es importante para la replicación de los cromosomas. Sin embargo, necesitamos que no haya membrana para esto. Quien le da sostén a la envoltura nuclear es la laminina. uN FILAMENTO INTERMEDIO SE DESENSAMBLAN POR FOSFORILACIÓN, POR LO QUE SE ACTIVAN CINASAS QUE DESENSAMBLES A LAS LÁMINAS, para que las membrana SE ROMPA Y LAS CROMÁTIDAS SE SEPAREN a cada extremo de la célula. Cuando termina la división, las lamininas se desfosforila y se vuelve a formar la envoltura nuclear. CASO CLÍNICO PROGERIA Los pacientes son jóvenes, pero presentan características de una persona mayor. Estas personas tienen un defecto genético en las proteínas de la laminina, que conforman la lámina nuclear, no producen una laminina correcta, está modificada y se llama progeRina. esto hace que la estructura del núcleo sea defectuosa, por lo tanto todos los procesos que ocurren aquí: división celular, crecimiento celular, etc. No tiene cura. Gen que da lugar a la laminina: Laminina A, la progeria es su forma mutada. EL INTERIOR DEL NÚCLEO Para almacenar a estos cromosomas tienen niveles de compactación, estos niveles de compactación se logran gracias a proteínas que enrollan nuestro material genético. Estas proteínas son las histonas. Proteínas asociadas; Histonas y proteínas no histónicas que se ensamblan. 2 tipos de cromatina: Eucromatina y heterocromatina. Nosotros tenemos de forma activa eucromatina. Eucromatina: Tienen niveles de compactación. Está descondensada. Hetero cromatina: Esta completamente condensada. Hay dos tipos: Constitutiva: Está condensada Facultativa: Algunas vez estuvo en forma de eucromatina,descondensada. En las mujeres un cromosoma x no está activo, el otro sí. En los hombres su único x sí está activo. Las histonas forman dímeros (2) por lo tanto 4 dímeros forman un octámero, sobre este se enrolla el ADN, en total se enrollan 147 pares de bases. Estos pares de bases se unen entre linkers (ADN espaciador) y en conjunto se conocen como el collar de cuentas. A estos 147 pares de bases se les conoce como el núcleo del nucleosoma. La cromatina está constituida por ADN e histonas. Para la compactación del ADN necesitamos 8 histonas. El linker, junto con el núcleo del nucleosoma, es el nucleosoma completo. A la compactación del collar de perlas lo llamamos. Las colas N terminal, las histonas, están todas por fuera. A través de las colitas los nucleosomas se jalan entre sí y se compactan. Para desdoblar a las histonas tenemos que modificar a cada una de las partes. Esto se hace mediante moléculas. También las moléculas pueden volver a compactarlas. A través de diferentes comparaciones entre los nucleosomas se forman fibras de la cromatina, que se pueden compactar en dominios = andamiajes proteicos. En la metafase, tendremos a la cromatina más condensada. REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA Las colitas N terminal serán susceptibles a modificaciones. Se les puede añadir diferentes grupos, esto hace que la estructura de la histona cambie, por lo tanto la afinidad que tienen con otras histonas. A este tipo de regulaciones se les conoce como regulación epigenética. Es tan importante como la genética. La epigenética se puede heredar. También tenemos la regulación génica: la traducción, la transcripción y la replicación genética. NUCLEOLO Tiene la fábrica de ribosomas. Hay una zona específica para el ensamblaje de ribosomas. Cuerpos de cajal y gránulos de cromatina producen: pequeño ARN nuclear. Para el proceso de maduración de ARN: Los ribosomas tienen que cortarse, unirse exones con exones, se les quitan los intrones, etc. Esto lo hacen gracias a los pequeños ARN. Los cuerpos de cajal reaccionan a cierto colorante. El ARN mensajero (ARNm) inmaduro y maduro son términos que describen diferentes etapas del ARN mensajero durante su proceso de maduración. ARNm Inmaduro (pre-ARNm): Es el ARN recién transcrito del ADN en el núcleo. Contiene tanto exones como intrones. Los intrones son secuencias no codificantes que deben ser eliminadas antes de que el ARN pueda salir del núcleo y ser traducido en proteínas. ARNm Maduro: Es el ARN que ha sido procesado a partir del ARNm inmaduro. En este proceso de maduración, los intrones se eliminan mediante un proceso llamado empalme (splicing), y los exones se ensamblan para formar una secuencia continua que codifica una proteína. Además, el ARNm maduro recibe una capucha en el extremo 5' y una cola de poli-A en el extremo 3', lo cual es crucial para la estabilidad del ARN y su transporte al citoplasma para la traducción. En resumen, el ARNm inmaduro se transforma en ARNm maduro a través del procesamiento que incluye la eliminación de intrones y la adición de modificaciones protectoras. El ARN pequeño nuclear (también conocido como snARN, por sus siglas en inglés de small nuclear RNA) es una clase de ARN que se encuentra en el núcleo celular y desempeña un papel fundamental en el procesamiento del ARN mensajero (ARNm) en las células eucariotas. Este ARN pequeño no codifica proteínas, sino que tiene funciones regulatorias y estructurales en la célula. Funciones principales del ARN pequeño nuclear (snARN): 1. Splicing (corte y empalme del ARN): La función más conocida del snARN es en el splicing del pre-ARNm (el ARN que se transcribe del ADN antes de convertirse en ARN mensajero maduro). El proceso de splicing consiste en eliminar los intrones (secuencias no codificantes) y unir los exones (secuencias codificantes) para formar el ARN mensajero maduro. El snARN está involucrado en este proceso, formando complejos llamados spliceosomas, que son responsables de reconocer los sitios de corte en el ARN y realizar las modificaciones necesarias. 2. Formación de los spliceosomas: Los snARNs se asocian con proteínas para formar spliceosomas, las máquinas moleculares que realizan el splicing. Los spliceosomas son complejos grandes que contienen varios tipos de ARN y proteínas. Los snARNs son componentes clave de estos Resumen de la función y características del snARN: El snARN está involucrado principalmente en el proceso de splicing del pre-ARNm para formar ARNm maduro. Se une a proteínas para formar los spliceosomas, los complejos que realizan el corte y empalme del ARN. Existen varios tipos de snARN (como U1, U2, U4, U5, U6), cada uno con una función específica en el splicing. El snARN es un ARN no codificante y se encuentra en el núcleo celular. Si tienes más dudas o quieres más detalles sobre el proceso de splicing o el papel específico de cada tipo de snARN, ¡no dudes en preguntar! TERAPIA GÉNICA CRISPR CAS Es un tipo de terapia génica. “Tijeras” cortan ADN para introducir otro ADN. Para muchos de estos procedimientos se utilizan virus, los virus traen la información para el cambio en la genética. El crispr cas se usa para evitar las células T, como tratamiento para la leucemia. A los pacientes con leucemia se les extraen las células T (identifican células cancerígenas) y se les modifica por medio de CRSP CAS. Se les introduce un gen para que sean capaces de reconocer las células cancerígenas. Después se las vuelven a meter al paciente para que pueda atacar a las células cancerígenas. Hay otros fármacos que modifican las histonas añadiendo grupos, haciendo acetilaciones, metilaciones, etc.