EL NUCELO ES LA CARACTERISTICA PRINCIPAL QUE DIFERENCIA LAS CELULAS EUCARIOTAS DE LAS PROCARIOTAS

CAPITULO 8  EL NUCLEO

EL NUCELO ES LA CARACTERISTICA PRINCIPAL QUE DIFERENCIA LAS CELULAS EUCARIOTAS DE LAS PROCARIOTAS

POR CONTENER EL GENOMA CELULAR, EL NUCLEO SIRVE DE:

• ALMACEN DE LA INFORMACION  GENETICA
• CENTRO DEL CONTROL CELULAR

ETAPAS DELA EXPRESION GENETICA:

1. EN EL NUCLEO

• REPLICACION DEL DNA
• TRANSCRIPCION
• PROCESAMINETO DEL RNA

1. EN EL CITOPLASMA   ( ULTIMA)

• TRANSDUCCION

DEBIDO A QUE LA MEMBRANA NUCLEAR SEPARA  AL GENOMA DEL CITOPLASMA.

LA EXPRESION GENETICA ESTA REGULADA POR MECANISMOS EXCLUSIVOS DE LAS CELULAS EUCARIOTAS.

MIENTRAS QUE LOS RNAm  PROCARIOTAS , SON TRADUCIDOS A LA VEZ QUE OCURRE LA TRANSCRIPCION

LOS RNAm DE LOS EUCARIOTAS, SUFREN  PROCESOS POST TRANSCRIPCIONALES ANTES DE SER TRANSPORTADOS DESDE EL NUCLEO AL CITOPLASMA

LA PRESENCIA DE UN NUCLEO, PERMITE QUE LA EXPRESION GENETICA SEA REGULADA POR MECANISMOS POST TRANSCRIPCIONALES.

DEBIDO A  QUE LA ENVOLTURA NUCLEAR LIMITA EL ACCSESO DE LAS PROTEINAS AL MATERIAL GENETICO, PROPORCIONA  NUEVAS POSIBILIDADES PARA EL CONTROL DE LA EXPRESION GENETICA A NIVEL DE LA TRANSCRIPCION

LA ENVOLTURA NUCLEAR     8.1

• SEPARA EL CONTENIDO DEL NUCLEO DEL CITOPLASMA
• PROPORCIONA UNA ARMAZON ESTRUCUTURAL
• ACTUA COMO UNA BARRERA SELECTIVA 

ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA O ENVOLTURA NUCLEAR

• DOS MEMBRANAS :  INTERNA Y EXTERNA
• UNA LAMINA NUCLEAR
• COMPLEJOS DEL PORO NUCLEAR

LA MEMBRANA EXTERNA.- SE CONTINUA CON LA MEMBRAN DEL RETICULO ENDOPLASMICO.

• HAY COMUNICACIÓN DIRECTA ENTRE EL ESPACIO INTERMEMBRANOSO Y EL RETICULO ENDOPLASMICO
• FUNCIONALMENTE ES IGUAL QUE EL RETICULO
• TAMBIEN POSEE RIBOSOMAS ADHERIDOS

LA MEMBRANA INTERNA .-  TIENE PROTEINAS UNICAS ESPECIFICAS

• LA PRINCIPAL FUNCION ES LA DE ACTUAR COMO UNA BARRERA QUE SEPARA EL CONTENIDO  NUCLEAR DEL CITOPLASMA. AL IGUAL QUE LAS OTRAS MEMBRANAS ,
• SON  BICAPAS  FOSFOLIPIDICAS, PERMEABLES SOLO  A PEQUEÑAS MOLECULAS  APOLARES  COMO EL O2, CO2, NO2, H2O, GLICEROL, ETANOL 2.49
• AMBAS MEMBRANAS SE UNEN EN LOS COMPLEJOS DEL PORO NUCLEAR

LA LAMINA NUCLEAR.- 

• SE LOCALIZA SUBYACENTE  A LA MEMBRANA  INTERNA
• ES UNA RED FIBROSA QUE PROPORCIONA SOPORTE Y ESTRUCTURA AL NUCLEO, SE CREE QUE ES PUNTODE ANCLAJE DE LA CROMATINA (8.3)
• ESTA COMPUESTA  POR PROTEINAS LLAMADAS LAMINAS  ( A, B1, B2, C) QUE SON PROTEINAS FIBROSAS  DE 60-80 KD Y ESTAN RELACIONADAS CON LOS FILAMENTOS INTERMEDIOS DEL CITOESQUELETO
• AL IGUAL QUE LAS PROTEINAS DE LOS FILAMENTOS INTERMEDIOS LAS LAMINAS SE ENSAMBLAN ENTRE ELLAS PARA FORMAR FILAMENTOS:        ( 8.4) DOS LAMINAS FORMAN UN DIMERO, --POLIMEROS Y FILAMENTOS
• LAS LAMINAS INTERACCIONAN CON PROTEINAS DE LA MEMBRANA NUCLEAR INTERNA QUE PERMITE QUE LOS FILAMENTOS SE ORGANICEN  EN UNA MALLA, MEDIANDO  SU UNION A LA MEMBRANA
• SE PIENZA QUE LA  LAMINA NUCLEAR SIRVE COMO PUNTO DE ANCLAJE DE LA CROMATINA

COMPLEJO DEL PORO NUCLEAR

• SON LOS UNICOS CANALES POR DONDE PUEDEN VIAJAR MOLECULAS POLARES, IONES, Y MACROMOLECULAS ( RNAs) ENTRE EL NUCLEO Y EL CITOPLASMA
• TIENEN UN DIAMETRO DE 120 NM, ES UNA ESTRUCTURA GRANDE, CON UN PESO MOLECUALR DE  125 MILLONES DE DALTONS ( 3 VECES EL TAMAÑO DE UN RIBOSOMA)
• EN LOS VERTEBRADOS EL COMPLEJO DEL PORO ESTA COMPUESTO POR 50-100 PROTEINAS DISTINTAS
• MEDIANTE EL CONTROL DEL TRAFICO DE MOLECULAS ENTRE EL NUCLEO Y  CITOPLASMA EL COMPLEJO DEL PORO NUCLEAR , TIENE UN PAPEL  FUNDAMENTAL EN LA FISIOLOGIA DE TODAS LAS CELULAS EUCARIOTAS
•  LAS  MOLECULAS DE RNA SE SINTETIZAN EN EL NUCLEO , Y DEBEN SER EXPORTADAS AL CITOPLASMA DONDE INTERVIENEN EN LA SINTESIS DE PROTEINAS.
• LAS PROTEINAS NECESARIAS PARA LAS FUNCIONES NUCLEARES (FACTORES DE TRANSCRIPCION), DEBEN ENTRAR EN EL NUCLEO  PORCEDENTES DE LOS LUGARES DE SINTESIS EN EL CITOPLASMA
• OTRAS PROTEINAS SUFREN UN TRASIEGO CONTINUO ENTRE EL NUCLEO Y EL CITOPLASMA
• POR LO TANTO, EL TRAFICO REGULADO DE PROTEINAS Y RNAs A TRAVES DEL COMPLEJO DEL PORO, DETERMINA LA COMPOSICION DEL NUCLEO Y DESEMPEÑA UN PAPEL FUNDAMENTAL EN LA EXPRESION GENETICA.
• DEPENDIENDO DE SU TAMAÑO, LAS MOLECULAS PUEDEN PASAR A TRAVES DEL COMPLEJO DE PORO MEDIANTE 1 O 2 MECANISMOS DIFERENTES  (8.5):

DIFUSION PASIVA: 

• LAS MOLECULAS PEQUEÑAS Y ALGUNAS PROTEINAS CON PESO MOLECULAR INFERIOR A 50 KD PASAN LIBREMENTE EN AMBAS DIRECCIONES.

PROCESO ACTIVO:

• LA MAYORIA DE LAS PROTEINAS Y ARNs LO HACEN MEDIANTE ESTE PROCESO.  SON RECONOCIDOS Y TRANSPORTADOS SELECTIVAMENTE EN UNA  UNICA DIRECCION:  PROTEINAS DEL CITOPLASMA AL NUCLEO Y ARNs DEL NUCLEO AL CITOPLASMA

ESTRUCTURA DEL  COMPLEJO DEL PORO DEL NUCLEO:  MODELO TRIDIMENSIONAL

• FORMADO POR 8  RADIOS ENSAMBLADOS ALREDEDOR DEL CANAL CENTRAL
• ESTOS RADIOS  ESTAN UNIDOS  A 2 ANILLOS, UNO EN LA SUPERFICIE NUCLEAR Y OTRO EN LA SUERFICIE CITOPLASMICA.
• ESTA ESTRUCTURA DE RADIO-ANILLO, ESTA ANCLADA A LA ENVOLTUR NUCLEAR EN LOS SITIOS DE FUSION ENTRE LA MEMBRANA INTERNA Y EXTERNA
• FILAMENTOS DE PROTEINAS SE EXTIENDEN DESDE EL ANILLO CITOPLASMICO Y NUCLEAR
• FORMANDO UNA ESTRUCTURA  EN FORMA DE CESTA EN EL LADO NUCLEAR.
• EL CANAL CENTRAL TIENE UN DIAMETRO DE 40 NM
• CONTIENE  UNA ESTRUCTURA LLAMADA TRANSPORTADOR CENTRL A TRAVES DEL CUAL SE CREE QUE TIENE LUGAR EL TRANSPORTE ACTIVO DE LAS MACROMOLECULAS.

TRANSPORTE SELECTIVO DE PROTEINAS : DESDE EL NUCLEO  Y HACIA EL NUCLEO

LAS PROTEINAS IMPORTADAS DESDE EL CITOPLASMA AL NUCLEO

• ESTAS SON LAS RESPONSABLES DE TODAS LAS CARACTERISTICAS DE LA ESTRUCTURA Y DE LA FUNCION DEL GENOMA
• CUALES SON:  HISTONAS, ADN POLIMERASA, ARN POLIMERASA, FACTORES DE TRANSCRIPCION, FACTORES DE SPLICING, OTRAS
• ESTAS PROTEINAS SE ETIQUETAN PARA SER DESTINADAS AL NUCLEO,CON SECUENCIAS DE AMINOACIDOS ESPECIFICOS DENOMINADAS   “ SEÑALES DE LOCALIZACION NUCLEAR”  Y DIRIGEN SU TRANSPORTE A TRAVES DEL COMPLEJO DEL PORO NUCLEAR.
• EN 1984 SE IDENTIFICO LA PRIMERA SEÑAL DE LOCALIZACION NUCLEAR.
• DESDE ENTONCES  SE HAN IDENTIFICADO SEÑALES DE LOCALIZACION NUCLEAR EN MUCHAS OTRAS PROTEINAS.

LA IMPORTACION DE LAS PROTEINAS A TRAVES DEL COMPLEJO DEL PORO NUCLEAR SE PUEDE DIVIDIR EN DOS PASOS, SEGÚN REQUIERAN O NO ENERGIA (8.9)

• PASIVO
• ACTIVO

EL PRIMER PASO , QUE NO REQUIERE ENERGIA:

• LAS PROTEINAS QUE POSEEN SEÑALES DE LOCALIZACION NUCLEAR, SE UNE AL COMPLEJO DEL PORO NUCLEAR, PERO NO PASAN A TRAVES DE EL.
• EN ESTA ETAPA INICAL, LAS SEÑALES DE LOCALIZACION NUCLEAR SON RECONOCIDOS POR UNA  PROTEINA CITOSOLICA RECEPTORA Y EL COMPLEJO SUSTRATO-RECEPTOR QUE SE UNE AL PORO NUCLEAR.
• EL PROTOTIPO  DE RECEPTOR, DENOMINADO “IMPORTINA”, ESTA CONSTITUIDO POR DOS SUB-UNIDADES
• LA SUB-UNIDAD IMPORTINA a,  SE UNE A LA SEÑAL DE LOCALIZACION NUCLEAR RICA EN AMINOACIDOS BASICOS, DE PROTEINAS.
• LA SEGUNDA  SUB-UNIDAD O IMPORTINA b , SE UNE A LOS FILAMENTOS CITOPLASMATICOS DEL COMPLEJO DEL PORO, ACERCANDO A LA PROTEINA DIANA HACIA  EL PORO.

EL SEGUNDO PASO : DEPENDIENTE DE ENERGIA

• ES LA TRANSLOCACION A TRAVES DEL COMPLEJO DEL PORO DEL NUCLEO.
• ES UN PROCESO QUE REQUIERE  LA HIDRÓLISIS DE GTP
• EL COMPONENTE CLAVE DEL PROCESO  DE TRANSLOCACION ES UNA PEQUEÑA PROTEINA QUE UNE GTP DENOMINADA Ran QUE ESTA RELACIONADA CON  CON LAS PROTEINAS Ras (8.10)
• LAS ENZIMAS QUE CATALIZAN LA UNION DE GTP A  Ran SE LOCALIZA EN LA CARA INTERNA DE LA ENVOLTURA NUCLEAR
• LA ENZIMAS QUE CATALIZAN LA HIDRÓLISIS DE GTP SE LOCALIZA EN EL LADO CITOPLASMATICO
• ALGUNAS PROTEINAS UNA VES TRANSPORTADAS , PERMANECEN EN EL INTERIOR DEL NUCLEO .
• OTRAS VIAJAN CONTINUAMENTE ENTRE EL NUCLEO Y EL CITOPLASMA
• ALGUNAS  DE ESTAS PROTEINAS ACTUAN COMO TRANSPORTADORES (CARRIERS) DE OTRAS MOLECULAS, COMO LOS ARNs
• OTRAS COORDINAN LAS FUNCIONES NUCLEARES Y CITOPLASMATICAS
• LAS PROTEINAS SE ETIQUETAN PARA SER EXPORTADAS DEL NUCLEO MEDIANTE UNA SECUENCIA DE AMINOACIDOS ESPECIFICA, LLAMADA ¨SEÑAL DE EXPORTACION NUCLEAR ” = EXPORTINAS
• LOS RECEPTORES DE EXPORTACION NUCLEAR, LLAMADOS EXPORTINAS, ESTAN RELACIONADOS CON LA IMPORTINA b, QUE SE UNEN A Ran, TANTO PARA LA IMPORTACION NUCLEAR COMO LA EXPORTACION NUCLEAR. (8.11)
• LAS EXPORTINAS FORMAN COMPLEJOS ESTABLES CON SUS PROTEINAS DIANA Y CON Ran/GTP EN EL INTERIOR DEL NUCLEO.
• UNA VEZ QUE SE HA PRODUCIDO EL TRANSPORTE AL LADO CITOPLASMICO DE LA ENVOLTURA NUCLEAR, LA HIDRÓLISIS DE GTP PROVOCA LA DISOCIACION DE LA PROTEINA DIANA QUE ES LIBERADA EN EL CITOPLASMA

LA REGULACION DEL TRANSPORTE DE PROTEINAS AL NUCLEO

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