12Ao de la Promocin de la Industria Responsable y del Compromiso Climtico

Facultad de Ciencias e Ingenieras Biolgicas y Qumicas

Programa Profesional de Ingeniera de Industria Alimentaria

Nombres y Apellidos: Rojas Vela, Elvis Elias

Docente: Ing. Oscar Murriel Pinazo

Trabajo: Transporte por el Complejo del Poro Nuclear

Curso: Biologa Celular y Molecular

Fecha de Entrega: 24-06-2014

ndice1.- Prctica N 1 Pg. 21.1.- Objetivo1.2.- Introduccin1.3.- Tcnica1.4.- Conclusiones

2.- Prctica N 2 Pg. 82.1.- Objetivo2.2.- Introduccin2.3.- Tcnica2.4.- Conclusiones

3.- Prctica N 3 Pg. 123.1.- Objetivo3.2.- Introduccin3.3.- Tcnica3.4.- Conclusiones

4.- Prctica N 4 Pg. 144.1.- Objetivo4.2.- Introduccin4.3.- Tcnica4.4.- Conclusiones

Poro Nuclear

Losporos nuclearesson grandes complejos deprotenas que atraviesan laenvoltura nuclear, la cual es una doble membranaque rodea alncleo celular, presente en la mayora de loseucariontes. Hay cerca de 2000 Complejos de Poro Nuclear (en ingls: NPC) en la envoltura nuclear de la clula de un vertebrado, pero su nmero vara dependiendo del nmero de transcripcionesde la clula. Las protenas que forman los complejos de poro nucleares son conocidas como nucleoporinas. Cerca de la mitad de las nucleoporinas contienen comnmente unaestructura terciariaalfa solenoideo beta hlice, o en algunos casos ambas como dominios proteicos separados. La otra mitad muestra caractersticas estructurales tpicas de protenas nativamente no dobladas, por ejemplo son protenas altamente flexibles que carecen de estructura secundariaordenada.Estas protenas desordenadas son las nucleoporinas FG, llamadas as por su secuencia amino-acdica que contiene varias repeticiones del pptidofenilalanina-glicina.

Los poros nucleares permiten el transporte de molculas solubles en agua a travs de la envoltura nuclear. Este transporte incluye el movimiento deARNyribosomasdesde el ncleo al citoplasma, y movimiento deprotenas(tales como ADN polimerasaylamininas), carbohidratos, molculas de seal y lpidos hacia el ncleo. Es notable que el complejo de poro nuclear pueda conducir activamente 1000 translocaciones por complejo por segundo. Aunque las molculas pequeas pasan pordifusin simplea travs de los poros, las molculas de mayor tamao pueden ser reconocidas mediante secuencias de seales especficas y luego difundidas con la ayuda de las nucleoporinas hacia o desde el ncleo. Esto es conocido como elciclo RAN. Cada una de las ocho subunidades proteicas que rodean el poro verdadero (el anillo externo) proyecta una protena con forma de radio haca el canal del poro. El centro del poro muchas veces parece que tuviera una estructura parecida a un tapn. An no se sabe s esto corresponde a un tapn verdadero o es simplemente carga atrapada durante el trnsito.

Diagrama del ncleo de una clula humana.

Tamao y Complejidad del Poro Nuclear

El complejo del poro nuclear (NPC) tiene un dimetro de aproximadamente 120 nanmetros, el dimetro de la abertura (dimetro funcional) es de alrededor de 9 nanmetros de ancho y su profundidad es de unos 200 nanmetros. Se ha sugerido que el poro puede ser dilatado alrededor de 39 nanmetrospara permitir el paso molculas.Lamasa molecularde los mamferos de la APN es de unos 120mega-Daltony contiene aproximadamente 30 diferentes componentes de la protena, cada uno en mltiples copias.En contraste, la levadura Saccharomyces Cerevisiaees ms pequea, con un peso de slo 66MDa.Transporte por el Complejo del Poro Nuclear

kDa = kilo DaltonLas partculas pequeas (< 50kDa) son capaces de pasar a travs del complejo de poro nuclear mediante difusin pasiva. Tambin pueden pasar partculas ms grandes a travs del dimetro grande del poro, pero a tasas casi insignificantes.El paso eficiente a travs del complejo requiere varios factores proteicos.La sencillez del transporte por los poros nucleares es facilitada por receptores en los dominios FG llamados Carioferinas, los cuales son requeridos para el transporte ncleo-citoplsmico de molculas mayores a 40 kDa. En la ausencia de estos receptores, abreviados Kaps, los dominios FG imponen una barrera fsica que impide el paso de macromolculas a travs del poro nuclear.Lascarioferinas, las cuales pueden actuar comoimportinaso exportinas, son parte de la sper familia de la importina - las que comparten en su totalidad una estructura tridimensional similar.Han sido sugeridos tres modelos para explicar los mecanismos de translocacin:

Gradientes de afinidad a travs del tapn (plug) central. Afinidad browniana de apertura. Fase selectiva.

Poro Nuclear. Vista lateral 1: Envoltura Nuclear, 2: Anillo Externo, 3: Rayos, 4: Canasto, 5: Filamentos.

Importacin de protenas solubles

Cualquier partcula que porte unaseal de localizacin nuclear (NLS) ser dirigida por el rpido y eficiente transporte a travs del poro. Muchas seales de localizacin nuclear son conocidas, generalmente contienen una secuencia de aminocidos conservada con residuos bsicos tales como PKKKRKV. Cualquier material con una seal de localizacin nuclear ser llevada por las importinas hacia el ncleo.El esquema clsico para la importacin de partculas con seal de localizacin nuclear comienza primero con la -importina unindose a la secuencia de la seal de localizacin nuclear, y acta como un puente para unir la -importina. Luego el complejo carga--importina-importina es dirigida hacia el poro nuclear y se difunde a travs de l. Una vez que el complejo est en el ncleo, se une RanGTP a la -importina y la desplaza del complejo. Luego la protena de susceptibilidad de apoptosis celular (CAS), una exportina que est unida a RanGTP en el ncleo, separa la -importina de la carga. La protena de seal de localizacin nuclear se encuentra de esta manera libre en el nucleoplasma. Los complejos -importina-RanGTP e -importina-CAS-RanGTP difunden de vuelta hacia el citoplasma donde los GTPs son hidrolizados a GDP llevando a la liberacin de -importina y -importina que vuelve a estar disponible para una nueva importacin de protenas de seal de localizacin nuclear.Aunque la carga pase a travs del poro con la asistencia deprotenas chaperonas, la translocacin a travs del poro no es por s misma dependiente de energa. Sin embargo, el ciclo completo de importacin necesita la hidrlisis de 2 GTPs y por lo tanto es energa dependiente y tiene que ser considerada como transporte activo. El ciclo de importacin funciona gracias al gradiente de RanGTP ncleo-citoplasmtico. Este gradiente surge de la localizacin nuclear exclusiva de RanGEFs, protenas que cambian GDP a GTP en molculas Ran. Por lo tanto hay una concentracin elevada de RanGTP en el ncleo comparada con el citoplasma.

El ciclo de Ran-GTP, la importacin y exportacin nuclear

Exportacin de protenas

Algunas molculas nucleares necesitan ser exportadas desde el ncleo al citoplasma, como las sub-unidades ribosomales y ARNs mensajeros. Por lo tanto hay un mecanismo de exportacin similar al de importacin.En el esquema clsico de exportacin, las protenas con una secuencia de exportacin nuclear (NES) se pueden unir en el ncleo para formar un complejo heterotrimrico con una exportina y RanGTP (por ejemplo la exportina CRM1). El complejo puede difundir al citoplasma donde el GTP es hidrolizado y la protena de secuencia de exportacin nuclear es liberada. El complejo CRM1-RanGDP difunde de vuelta hacia el ncleo donde el GDP es cambiado a GTP por las RanGEFs. Este proceso tambin es dependiente de energa ya que consume GTP. La exportacin con CRM1 puede ser inhibida por la leptomicina C.

Los poros nucleares lmina y cromatina.

Exportacin de protenasExisten diferentes vas de exportacin a travs de la APN para cadaclase de ARN que existe.La exportacin de ARN tambin se seales mediada (NES);la NES es en protenas de unin de ARN-(a excepcin de ARNt que no tiene ningn adaptador).Es notable que todos los ARN virales y ARN celulares (tRNA,rRNA,snRNA U,microARN) excepto ARNm dependen de RanGTP.Factores de exportacin de ARNm conservadas son necesarios para la exportacin del ARNm nuclear.Factores de exportacin son Mex67/Tap (subunidad grande) y Mtr2/p15 (subunidad pequea).En eucariotas superiores, se cree que la exportacin del ARNm a ser dependiente de empalme que a su vez recluta un complejo de protenas, TREX, a los mensajes empalmados.TREX funciona como un adaptador para TAP, que es una protena de unin de ARN muy pobre.Sin embargo, existen vas de ARNm de exportacin alternativa que no se basan en corte y empalme para los mensajes especializados tales como las histonas. Trabajos recientes tambin sugieren una interaccin entre la exportacin de empalme-dependiente y una de estas vas alternativas de ARNm de exportacin para las transcripciones de secrecin y mitocondrial.

Asamblea del NPCComo los controles de la APN acceso al genoma, es esencial que existan en grandes cantidades en las zonas del ciclo celular en donde es necesario un montn de la transcripcin.Por ejemplo, el ciclismo celular de mamferos y levaduras duplica la cantidad de APN en el ncleo entre a fase G1 y la G2 delciclo celular.Y en los ovocitos se acumula una gran cantidad de NPCs para prepararse para la mitosis rpida que existe en las primeras etapas del desarrolloInterfsico-clular, tambin deben mantener un nivel de generacin de la APN para mantener los niveles de la APN en la constante de celda ya que algunos pueden ser daados.Algunas clulas pueden incluso aumentar el nmero de la APN, debido a la mayor demanda de la transcripcin.

Las teoras del ensamblajeEntonces, Cmo se ensamblan estos vastos complejos de protenas?A medida que lainmuno-deplecinde ciertos complejos de protenas, tales como el complejo Nup 107-160, conduce a la formacin de ncleos sin poros, parece probable que los complejos Nup estn involucrados en la fusin de la membrana externa de la envoltura nuclear con el interior y no que la fusin de la membrana comienza la formacin del poro.Hay varias maneras de que esto podra conducir a la formacin de la totalidad de la APN.

Una posibilidad es que como un complejo proteico que se une a lacromatina.A continuacin, se inserta en la doble membrana cerca de la cromatina.Esto, a su vez, conduce a la fusin de la membrana que, alrededor de esta protena que otros complejos con el tiempo se unen formando el NPC.Este mtodo es posible, durante cada fase de la mitosis, como la doble membrana est presente alrededor de la cromatina antes de que el complejo de protenas de fusin de la membrana puede insertarclulas mitticas. El mensaje podra formar primero una membrana con poros y despus de la formacin se insertan las clulas mitticas. Otro modelo para la formacin de la APN es la produccin de un prepore como punto de partida en oposicin a un solo complejo de la protena.Este prepore se formara cuando varios complejos Nup se juntan y se unen a la cromatina.Esto tendra la forma de doble membrana que lo rodea en la fase de instalacin mittico.Posibles estructuras prepore se han observado enla cromatina antes dela formacin de la envoltura nuclear, mediante microscopa electrnica. Durante la interfase del ciclo celular la formacin de la prepore pasara dentro del ncleo, cada componente se transporta a travs de NPC existente.Estos Nups se uniran a un importina, una vez formado, evitando el montaje de un prepore en el citoplasma.Una vez transportado en el GTP Ran ncleo se unira a la importina y causara que se libere la carga.Esta Nup sera libre de partir de un prepore.La unin deimportinasal menos se ha demostrado que puede llevar Nup 107 y los Nup 153 nucleoporinas en el ncleo. conjunto de APN es un proceso muy rpido estados intermedios definidos todava se producen lo que conduce a la idea de que este conjunto se produce de una manera gradual. Un tercer mtodo posible de reunin de la APN es la divisin.Este mtodo parece ser hecho a medida para la formacin de la APN durante la interfase.Esto ocurre cuando se aaden a un NPC existente ms protmeros.La simetra multiplicada por ocho de la APN se ha demostrado que tienen un grado de plasticidad y permitira esto.Con el tiempo suficiente se agregaran protmeros y permitiran un nuevo NPC que se separ del original.Este mtodo de montaje de la APN slo puede ocurrir durante la interfase del ciclo celular.

DesmontajeDurante la mitosis el NPC parece desmontarse en etapas. Nucleoporinas perifricascomo el Nup 153, Nup 98 y Nup 214 disocian de la APN.El resto, que se puede considerar una protenas de andamiaje se mantienen estables, como complejos de anillo cilndrico dentro de la envoltura nuclear.Este desmontaje de los grupos perifricos de la APN se pens en gran parte a ser impulsado de fosfato, ya que varios de estas nucleoporinas son fosforiladas durante las fases de la mitosis.Sin embargo, la enzima implicada en la fosforilacin es desconocido en vivo.En metazoos (que se someten a la mitosis abierta) el NE se degrada rpidamente despus de la prdida de los Nups perifricos.La razn para esto puede ser debido al cambio en la arquitectura de la APN.Este cambio puede hacer que el APN ms permeable a las enzimas implicadas en la degradacin de la NE, tales como la tubulina citoplasmtica, as como permitir la entrada de las protenas de la llave del regulador mittico.La preservacin de la integridadSe demostr, en hongos que se someten a la mitosis cerrada (en el que el ncleo no se degrada), que el cambio de la barrera de permeabilidad de la NE fue debido a los cambios dentro de la APN y es lo que permite la entrada de reguladores mitticos.En Aspergillus nidulans la composicin NPC parece estar afectado por la quinasa mittica NIMA, posiblemente mediante la fosforilacin de las nucleoporinas Nup98 y Gle2/Rae1.Esta remodelacin parece permitir que las protenas cdc2/cyclinB complejo de entrar en el ncleo, as como muchas otras protenas, tales como la tubulina soluble.El andamio NPC permanece intacto a lo largo de toda la mitosis cerrada.Esto parece preservar la integridad de la NE.

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