Transporte Nuclear, Lámina Nuclear y ADN No Codificante en Eucariotas

Mecanismos de Importación de Moléculas al Interior del Núcleo

El transporte a través de los poros nucleares requiere energía (E) que se obtiene de la hidrólisis de GTP, un proceso gobernado por la GTPasa pequeña monomérica: Ran. Esta proteína se encuentra tanto en el núcleo como en el citoplasma y puede estar unida tanto a GDP como a GTP, bajo el control de:

• Proteína activadora de la GTPasa (Ran-GAP): Convierte Ran-GTP a Ran-GDP mediante hidrólisis. Se localiza principalmente en el citoplasma.
• Factor intercambiador de guanina (Ran-GEF): Intercambia GDP por GTP en Ran. Se encuentra predominantemente en el núcleo.

Las conformaciones Ran-GDP y Ran-GTP dirigen el transporte nuclear en la dirección apropiada. Cuando un complejo formado por la carga (cargo) y su receptor de importación (importina) entra en el núcleo, la importina interactúa con Ran-GEF. Este factor intercambia el GDP por GTP en la proteína Ran asociada. La unión de Ran-GTP a la importina provoca una disminución en la afinidad de esta por la señal de localización nuclear (SNL) y por la carga, liberando así la molécula transportada en el núcleo. Posteriormente, el complejo importina-Ran-GTP sale del núcleo a través del poro nuclear. En el citoplasma, se encuentra con Ran-GAP, que hidroliza el GTP de Ran-GTP a Ran-GDP. Esto causa la disociación de Ran-GDP de la importina, dejándola libre para iniciar un nuevo ciclo de transporte.

La Lámina Nuclear: Estructura y Función

La lámina nuclear es una red entrecruzada de filamentos intermedios que proporciona soporte estructural a la envoltura nuclear (EN). Se localiza justo debajo de la membrana nuclear interna.

Estructura

Está compuesta por proteínas denominadas láminas. Forma dos redes principales, A y B, que están separadas pero interactúan entre sí. Existen dos tipos principales de láminas:

• Tipo A: Incluye las láminas A y C. Su expresión se da principalmente en células diferenciadas.
• Tipo B: Incluye las láminas B1 y B2. Se expresan en la mayoría de los tipos celulares, independientemente de su estado de diferenciación.

Función

Las láminas B están implicadas en procesos de proliferación y diferenciación celular; su ausencia puede causar defectos graves en el desarrollo del sistema nervioso central (SNC). Mutaciones en las láminas A están asociadas con enfermedades como la progeria.

Durante la mitosis, las quinasas dependientes de ciclina (CDK) fosforilan las láminas. Esta fosforilación provoca la desorganización (desensamblaje) de la lámina nuclear y, consecuentemente, de la envoltura nuclear. Las láminas se anclan a la membrana nuclear interna mediante interacciones con proteínas integrales de esta membrana y otros componentes.

El Exceso de ADN en el Genoma Eucariota: ADN No Codificante

Una característica notable del genoma de los eucariotas superiores es que un gran porcentaje de su ADN no codifica para proteínas (mRNA) ni para otros ARNs funcionales conocidos tradicionalmente. Este se denomina ADN no codificante.

Componentes del ADN No Codificante

• Elementos Transponibles: Gran parte de este ADN no codificante consiste en secuencias repetitivas, muchas de las cuales son elementos transponibles o transposones, regiones de ADN capaces de moverse a diferentes partes del genoma.
• Intrones: Los genes eucariotas suelen ser mucho más grandes de lo necesario para codificar sus proteínas correspondientes. Esto se debe a la presencia de largas secuencias no codificantes, llamadas intrones, que interrumpen las secuencias codificantes, denominadas exones. Los intrones se transcriben a ARN, pero son eliminados durante el proceso de maduración del ARN (splicing) antes de la traducción a proteína. Organismos con genomas más compactos ("ajustados") a menudo carecen de intrones o tienen muy pocos.

Funciones Emergentes del ADN No Codificante

Aunque inicialmente se consideró "ADN basura", hoy se sabe que muchas regiones no codificantes tienen funciones importantes. Se transcriben en diversos tipos de ARNs no codificantes (ncRNAs) que juegan roles cruciales en la regulación de la expresión génica, la organización de la cromatina y otros procesos celulares complejos.

Por lo tanto, la información contenida en el genoma va mucho más allá de la simple codificación de proteínas, abarcando una compleja red de elementos reguladores.