Explorando el Núcleo Celular: Centro de la Expresión Génica y Síntesis Proteica

El Núcleo Celular

El núcleo celular es una estructura característica de las células eucariotas. Contiene la mayor parte del material genético celular, organizado en cromosomas, cada uno basado en una hebra de ADN y acompañado de una gran variedad de proteínas, como las histonas. Los genes que se localizan en estos cromosomas constituyen el genoma nuclear de la célula eucariota, donde se encuentran otros genomas, propios de algunos orgánulos de origen endosimbiótico. La función del núcleo es mantener la integridad de estos genes y controlar las actividades celulares a través de la expresión génica.

Elementos Estructurales del Núcleo

Los principales elementos estructurales son la envoltura nuclear, que corresponde a una doble membrana que lo encierra y separa del citoplasma celular, y la lámina nuclear, que es una red de filamentos intermedios que se encuentra por el interior de la envoltura nuclear, la cual da soporte mecánico de manera similar al citoesqueleto en toda la célula. Dado que la membrana nuclear es impermeable a la mayoría de las moléculas, son necesarios poros nucleares para permitir el movimiento de moléculas a través de la envoltura. Estos poros cruzan ambas membranas de la envoltura nuclear, proporcionando un canal que permite el movimiento libre de pequeñas moléculas e iones mediante difusión simple. El movimiento de las moléculas más grandes, como las proteínas, es controlado cuidadosamente y requiere transporte activo facilitado por proteínas transportadoras. El transporte nuclear es de fundamental importancia para la función celular, ya que el movimiento a través de los poros es necesario tanto para la expresión genética como para el mantenimiento cromosómico.

Funciones Clave del Núcleo

1. Dirige la actividad celular, ya que contiene el programa genético que dirige el desarrollo y funcionamiento de la célula.
2. Es la sede de la replicación (duplicación del ADN) y la transcripción (síntesis de ARN), mientras que la traducción ocurre en el citoplasma. En las células procariotas, todos esos procesos coinciden en el mismo compartimento celular.

Transcripción

En el caso de las eucariotas, el proceso se realiza en el núcleo y es similar al de las procariotas, pero de mayor complejidad. Diferentes ARNp transcriben distintos tipos de genes. La ARNpII transcribe los pre-ARNm, mientras que la ARNpI y ARNpIII transcriben los ARNr y ARNt, respectivamente. Los ARNs transcritos son modificados posteriormente.

El pre-ARNm, por ejemplo, sufre un proceso de maduración que, tras cortes y empalmes sucesivos, elimina ciertos segmentos del ARN llamados intrones para producir el ARNm final. Durante este proceso de maduración, se puede dar lugar a diferentes moléculas de ARN en función de diversos reguladores. Así pues, un mismo gen o secuencia de ADN puede dar lugar a diferentes moléculas de ARNm y, por tanto, producir diferentes proteínas. Otro factor de regulación propio de las eucariotas son los conocidos potenciadores (en inglés: enhancers), que incrementan mucho (100 veces) la actividad de transcripción de un gen y no depende de su ubicación en el gen ni de la dirección de la lectura.

Traducción

En el ribosoma se lleva a cabo el proceso de traducción.

Los ARNt tienen una región que se une a un aminoácido específico y otra que reconoce un triplete de nucleótidos en el ARNm (anticodón). La traducción comienza cuando el ribosoma reconoce ciertas secuencias en el extremo 5’ del ARNm (en bacterias) o la caperuza (en eucariotas) y se mueve a lo largo del mensajero hasta que encuentra el primer codón AUG, que codifica para metionina (o formilmetionina en bacterias). Este codón funciona como sitio de inicio. A medida que avanza la traducción, distintos ARNt se van uniendo al codón que le corresponda; se forma el enlace peptídico entre los aminoácidos; y, por último, se libera el ARNt “descargado”, quedando unido al ribosoma el último ARNt incorporado, cargando con la cadena peptídica en crecimiento.