Diferencia entre revisiones de «Importación y exportación en el núcleo celular»

El núcleo se encuentra rodeado por la envoltura nuclear, que encierra al material genético y define el comportamiento nuclear. Ésta, se forma de dos membranas ubicadas al centro y continuas con el retículo endoplásmico. La membrana nuclear interna contiene proteínas específicas que sirven como sitios de unión de los cromosomas y facilita la unión de la lámina nuclear que la soporta. Dicha membrana está rodeada por la membrana nuclear externa; al igual que la membrana del retículo endoplásmico rugoso (RER), esta membrana está cubierta de ribosomas que sintetizan proteínas. Las proteínas fabricadas en esos ribosomas son llevadas al espacio perinuclear (espacio que existe entre las membranas interna y externa), que es continuo con la luz del retículo endoplasmático. -->

 

La envoltura nuclear es se encuentra perforada por poros, gracias a estos poros nucleares existe un movimiento bidireccional establecido entre el citosol de la célula y el núcleo. Las proteínas que actúan en el núcleo (que son las histonas, DNA y RNA polimerasas, proteínas reguladoras de genes y proteínas de procesamiento del RNA) son importadas selectivamente desde el citosol hacia el compartimiento nuclear, donde son fabricadas. Por el contrario, proteínas cuya función se desarrolla en el citoplasma, como los ácidos ribonucleicos; tRNAs, rRNAs y mRNAs, son sintetizados en dicho compartimiento nuclear y luego son exportados al citosol. La exportación e importación nuclear tienen lugar a través de canales proteicos localizados en la membrana nuclear.

 

El transporte de moléculas hacia el exterior e interior del núcleo, puede llevarse a cabo gracias a que en todas las células eucariotas la envoltura nuclear está perforada por poros nucleares, constituidos por grandes complejos multiproteicos. Estas estructuras se denominan complejo del poro nuclear (NPC), cuyo tamaño es de aproximádamente 60 y 125 MDa en vertebrados. Los NPC (Fig. 1) están formados por subunidades denominadas nucleoporinas (participando alrededor de 30 nucleoporinas distintas en la formación de un solo NPC), que a su vez están agrupadas en sub-complejos multiproteicos ubicados dentro de la envoltura nuclear o asociados a su cara externa o interna respecto al nucleoplasma. El complejo del poro nuclear está compuesto por tres partes:

1) Anillos concéntricos formados por nucleoporinas estructurales que unen el poro a la membrana.

Las proteínas globulares mayores, como las DNA y RNA polimerasas (entre 100 y 200 kDa), no pueden pasar por transporte pasivo a través de la envoltura nuclear, por lo que necesitan unirse a proteínas receptoras localizadas en los complejos del poro y energía en forma de GTP o GDP, para finalmente ser transportadas de forma activa a través de los poros nucleares.

 

El transporte entre el núcleo y el citoplasma necesita energía y depende de la existencia de un gradiente de RanGTP entre ambos compartimentos; este gradiente permite la disociación y asociación de las cargas a sus respectivos transportadores y asegura la dirección correcta del transporte. Ran es una GTPasa de la familia Ras de pequeño tamaño que alterna entre la forma unida a GDP (RanGDP) o a GTP (RanGTP). Estas proteínas dirigen el flujo bidireccional a través del complejo del poro:

 

●        RanGDP: tiende a entrar al núcleo y crea así un gradiente que facilita el pasaje.

 

Las señales de localización nuclear hacen que el flujo de proteínas del citosol al núcleo sea selectivo. Estas señales únicamente están presentes en las proteínas nucleares, consisten en una secuencia corta que va entre 4 y 8 aminoácidos. Esta señal, cuando hay importación nuclear se denomina señal de localización nuclear (NLS) y cuando hay exportación nuclear se denomina señal de exportación nuclear (NES).

 

A estas señales de localización nuclear, que se localizan en los poros nucleares, se unen una o más nucleoporinas, que son proteínas citosólicas, que contienen la N-acetilglucosamina, un azúcar simple que ayuda a su identificación mediante el uso de lectinas y anticuerpos específicos. Las nucleoporinas colaboran dirigiendo a la proteína nuclear hacia el centro del complejo de poro, donde se une a las fibrillas que están extendidas hacia el citosol y que se proyectan a partir del anillo del complejo. Estas fibrillas guían a las proteínas nucleares hacia el centro del complejo de poro, donde es transportada activamente hacia el interior nuclear mediante un proceso que requiere la hidrólisis de GTP.

 

Son proteínas mediadoras del transporte a través del NPC. Su clasificación depende de la dirección del transporte para el que fueron inicialmente descritas, se les ha clasificado como importinas y exportinas.

 

-Importación nuclear: Las importinas interaccionan en el citoplasma, en condiciones de baja concentración de RanGTP, con la proteína con una NLS (señal de localización nuclear), y entra al interior del núcleo mediante asociación con proteínas del complejo del poro nuclear. Una vez en el nucleoplasma, la presencia de altos niveles de RanGTP causa la destrucción del complejo importina-carga, liberándose la carga en el interior del núcleo. La Importina α es transportada de nuevo al citoplasma mediante su interacción reiniciándose de nuevo el proceso.

 

En el citoplasma las importinas α y β se unen y reconocen la secuencia NLS de la proteína a ser importada al núcleo. Una vez en el núcleo, rápidamente una RAN-GTP se une a la importina β y así, se libera la proteína de las importinas en el núcleo.

 

El transporte entre el citosol y el núcleo puede regularse inactivando la señal de localización nuclear de las proteínas nucleares por fosforilación o cuando dichas proteínas se unan a proteínas citosólicas inhibidoras que las retienen en el citosol mediante interacciones con el citoesqueleto o con organelos específicos, o enmascaran sus señales de localización nuclear. Sin embargo, cuando la célula recibe el estímulo necesario, la proteína nuclear es liberada y es transportada hacia el núcleo.

 

Por todo esto puede concluirse que el mecanismo de transporte de macromoléculas a través del poro nuclear, es muy distinto al mecanismo que ocurre a través de las membranas de otros organelos, pues el transporte nuclear no ocurre por un transportador proteico que atraviesa una o más bicapas lipídicas sino mediante un poro con un canal acuoso regulado. También, mientras que las proteínas nucleares son transportadas a través de los poros manteniendo su conformación completamente plegada, en el transporte a otros organelos, las proteínas tienen que desplegarse. Por último, las señales de localización nuclear no se eliminan después del transporte hacia el núcleo, pues las proteínas nucleares han de ser importadas al núcleo varias veces, después de cada división celular. Pero, cuando una proteína ha sido importada a cualquier otro organelo membranoso, el péptido señal es a menudo eliminado después de la translocación proteica.

 

 

●   ¹​Alberts,   B. (2004'').''​ ''Biología Molecular de la Célula (Cuarta edición)''. Barcelona: Ediciones Omega.