El nucleo

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El núcleo celular

En

general, las células eucariotas tienen un solo núcleo. Como excepciones, se

encuentran los osteoclastos, las células musculares estriadas esqueléticas…

En

general, el núcleo está en posición central, dependiente de la polarización.

Como excepciones, se encuentran los adipocitos (núcleo excéntrico), las células

musculares estriadas esqueléticas (núcleo lateral), las células secretoras

(núcleo basal)…

El

núcleo depende de los estados celulares (interfase y mitosis). En el núcleo

interfásico hay tres componentes morfológicamente diferenciables: envoltura nuclear, cromatina (ADN + proteínas histonas y no histonas) y nucléolo (RNAr). El resto es el nucleoplasma, una fase acuosa con

enzimas y proteínas residuales, como proteínas ácidos no histónicas unidas a la

cromatina (PCNA, nucleoplasmina y N1); también cofactores, precursores,

minerales…

Envoltura nuclear

Es

una doble membrana (externa e interna). El espacio de 25-40 nm que existe entre

ambas membranas se denomina cisterna

perinuclear. Tiene características parecidas al RER (composición,

trilaminar, espesor, enzimas…) y puede presentar continuidad con él. La

membrana externa puede tener adosados ribosomas. La envoltura nuclear no es

estable, ya que en mitosis desaparece y reaparece al final de ésta: en la

telofase, el RER contribuye a la formación de la membrana nuclear junto con

otros fragmentos membranosos.

La

lámina nuclear es un material denso

asociado a la cara interna de la envoltura nuclear encargado de separar la

cromatina. Está formada por cadenas polipeptídicas denominadas láminas que se juntan formando las

láminas A, B y C, que son dímeros

con un dominio en forma de varilla y dos cabezas globulares. Los tetrámeros se

ensamblan para formar filamentos (como en queratinas).

Las

láminas A y C provienen de un mismo gen (splicing alternativo). Poseen una

señal de localización nuclear (SLN o NLS) que las dirige al núcleo. Sufren un

procesamiento y se anclan a la envoltura (polimerizan para dar lugar a la

lámina) uniéndose a proteínas transmembrana (la lámina B a LBR, LAP1 y LAP2 y las láminas A y C, a LAP1) y a la cromatina.

La

lámina nuclear organiza la distribución de la cromatina y/o de los cromosomas

en el núcleo (pueden regular la expresión génica) y participa en la disolución

y nueva formación de la envoltura nuclear. La fosforilación de las láminas

(debida a las quinasas) es la responsable de la desorganización de la envoltura

y del cambio en la arquitectura de la cromatina. En prometafase, las láminas

son fosforiladas (láminas-P (ser)), los filamentos intermedios se desensamblan

y desaparece la envoltura nuclear formando vesículas (láminas B), y las láminas

AC se quedan en el citoplasma formando monómeros. En telofase, las láminas se

desfosforilan (las desfosforilasas eliminan grupos fosfato) y polimerizan alrededor

de la cromatina.

Los

poros nucleares son el resultado de

la fusión de las dos membranas, que quedan interrumpidas. A través de ellos se

establece comunicación entre citoplasma y nucleoplasma. El poro tiene 80 nm de

diámetro, pero hay un material denso, denominado anillo, que constituye el espacio útil, reduciendo el diámetro a 50

nm. Este anillo no es circular, sino que está constituido por ocho componentes

formando un octógono regular. Cada componente está

constituido por más de cien proteínas que se organizan en tres subunidades: columnares (perpendiculares), anulares (hacia el centro del poro) y adluminales (anclan el poro a la

envoltura nuclear). Desde cada componente se proyectan dos finas fibrillas, una

hacia el hialoplasma (citosol) y otra hacia el nucleoplasma, que constituyen la

jaula nuclear, por lo que se

denominan fibrillas en jaula.

Al

final de la profase, los poros se desensamblan porque desaparece la envoltura

nuclear. Vuelven a formarse al final de la mitosis (telofase).

Para

el transporte entre el núcleo y el citoplasma se necesita un mecanismo de

transporte regulado del que se encargan unas proteínas ancladas en los márgenes

del poro. Funciona como un diafragma de apertura controlada por las nucleoporinas. También participan

proteínas transportadoras (9 tipos

de importinas y 5 de exportinas). Es necesaria una señal en

la proteínas transportada: un péptido señal aminoterminal compuesto por 4-8

aminoácidos que presenta prolina y aminoácidos cargados positivamente

(arginina, lisina) y que es eliminado al entrar o salir del núcleo. Hay dos señales:

NLS (localización nuclear) y NES (exportación nuclear). La

direccionalidad del transporte depende, además de importinas y exportinas, de RAN (GTP-GDP), que es común a los dos

procesos.

En

el mecanismo de exportación, una

exportina se une por un extremo a la proteína con la secuencia NES que va a

salir de núcleo y, por el otro, a RAN-GTP. El complejo interacciona con el

poro, de manera que las nucleoporinas se abren y el complejo pasa al

citoplasma. Al hidrolizarse el GTP, el complejo se separa. La proteína queda

libre en el citoplasma, mientras que RAN-GDP y exportina vuelven al núcleo por

gradiente y una proteína fosforila a RAN-GDP. La NES es cortada por una

proteína en el citoplasma.

En el mecanismo de importación participa una importina, que está formada por dos

subunidades (α-importina y β-importina). El conjunto de RAN-GDP, importina αβ y

la proteína con la señal NLS interacciona con el poro, las nucleoporinas se

abren y dejan entrar al complejo. Allí, el complejo se separa y RAN-GDP se fosforila a RAN-GTP, que tiene afinidad

por β-importina. El complejo RAN-GTP-αβ-importina sale al citoplasma, donde se

hidroliza el GTP.