Transportul în nucleu
Caracteristica distinctivă a celulelor eucariote este segregarea sintezei acidului ribonucleic (ARN) și a replicării acidului dezoxiribonucleic (ADN) în nucleu, menținându-l separat de mașinăria citoplasmatică pentru sinteza proteinelor. În consecință, ARN mesager, ARN ribozomal, ARN de transfer și toate ARN-urile citoplasmatice de origine nucleară trebuie să fie transportate de la locul de sinteză din nucleu la destinația lor citoplasmatică finală. Invers, toate proteinele nucleare trebuie să fie importate din citoplasmă în nucleu.
Traficul de macromolecule între nucleu și citoplasmă are loc prin intermediul complexelor de pori nucleari (NPC). NPC-urile sunt structuri proteice mari care formează canale apoase prin învelișul sau membrana nucleară. NPC-urile sunt compuse din copii multiple a până la aproximativ 50 de proteine denumite nucleoporine și sunt formate din trei unități structurale. Un cadru central inelar care înconjoară canalul central al porului este intercalat între două structuri periferice: inelul citoplasmatic din care emană opt fibrile citoplasmatice și marginea nucleară care ancorează coșul nuclear.
Transportul nuclear depinde de semnalele de import sau export care fac parte din moleculele transportate. Aceste semnale sunt denumite semnale de localizare nucleară (NLSs), respectiv semnale de export nuclear (NES). În cazul proteinelor, acestea sunt secvențe specifice de aminoacizi. NLSs sau NESs sunt recunoscute și legate de receptorii solubili de import sau export care fac naveta între nucleu și citoplasmă. Interacțiunea receptorilor cu încărcăturile (sau substraturile) lor poate fi directă sau mediată de o proteină adaptoare suplimentară. După legare, receptorii de transport își fixează încărcăturile în NPC și facilitează translocarea lor prin canalul central al porului. După ce își livrează încărcăturile, receptorii sunt reciclați pentru a iniția alte cicluri de transport. Conform acestui model, un receptor de export (R) se leagă de substratul său (S) în nucleu și îl transportă prin NPC în citoplasmă. Pe partea citoplasmatică, încărcătura exportată este eliberată, iar receptorul se întoarce în nucleu fără încărcătură. Invers, un receptor de import își leagă încărcătura de import în citoplasmă și o eliberează în nucleu.
Marea majoritate a receptorilor de transport nuclear sunt membri ai unei mari familii de proteine care prezintă o afinitate mare pentru o mică GTPază, numită Ran, în forma legată de GTP. GTP (guanosin trifosfat) este o moleculă purtătoare de energie utilizată în semnalizarea celulară. O GTPază precum Ran poate face ca GTP să devină GDP (difosfat de guanozină), ceea ce va schimba proprietățile GTPazei. GTPaza Ran reglează interacțiunea receptorilor cu încărcăturile lor.
GTPaza acționează împreună cu mai mulți cofactori. Proprietatea izbitoare a cofactorilor Ran este că sunt localizați asimetric în celulă, unii fiind predominant citoplasmatici, în timp ce alții se găsesc predominant în nucleu. Această asimetrie ajută la controlul transportului bidirecțional între nucleu și citoplasmă.
vezi și Transport pe membrană; Nucleotide; Nucleu; Direcționarea proteinelor; ARN
Elisa Izaurralde
Bibliografie
Mattaj, I. W., și L. Englmeier. „Nucleocytoplasmic Transport: The Soluble Phase”. Annual Review of Biochemistry (1998) 67: 265-306.
Nakielny, S., și G. Dreyfuss. „Transportul de proteine și ARN-uri în și din nucleu”. Cell (1999) 99: 677-690.
.