Los investigadores resuelven el misterio de cómo los poros nucleares se duplican antes de la división celular

Sábado, Abril 20, 2006

Los investigadores resuelven el misterio de cómo los poros nucleares se duplican antes de la división celular

Sábado, Abril 20, 2006

La Jolla, CA – Los investigadores se han preguntado durante mucho tiempo cómo los poros nucleares, los canales de suma importancia que controlan el flujo de información dentro y fuera del núcleo de una célula, se duplican en número para prepararse para la división que se producirá cuando una célula se divida. Ahora, por primera vez, los científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos observaron cómo se formaban nuevas estructuras de poros en forma de embudo desde cero y se insertaban en la membrana nuclear.

Este descubrimiento se suma a la imagen de cómo una célula se divide de tal manera que el genoma (plano genético) encerrado dentro del núcleo puede continuar comunicándose con el resto de la célula. "Este problema es tan importante para comprender el ciclo celular como lo es la cuestión de cómo se replica el ADN", dice Martín Hetzer, Ph.D., profesor asistente en el Laboratorio de Biología Molecular y Celular y autor principal del estudio publicado en la edición del 21 de abril de la revista. Ciencia:.

Los poros nucleares son estructuras gigantescas que controlan el transporte de moléculas como el ARN y las proteínas dentro y fuera del santuario interior de una célula, el núcleo, que protege el cerebro genómico de la célula. Todas las reacciones químicas que ocurren en una célula emanan de los genes dentro del núcleo. “Tal vez no sea sorprendente que cualquier perturbación en el flujo de información a través de la membrana nuclear pueda alterar el funcionamiento celular”, dice Hetzer.

"Los poros nucleares son realmente sorprendentes", dice el investigador postdoctoral y coautor Maximiliano D'Angelo, Ph.D. “Son las estructuras proteicas más grandes dentro de una célula y controlan todo el tráfico de entrada y salida del núcleo de la célula, desde moléculas diminutas como las histonas, que se unen al ADN, hasta estructuras enormes como los ribosomas”, explicó.

Para formar los canales de transporte que atraviesan la membrana nuclear, 30 proteínas diferentes, llamadas nucleoporinas, se unen de manera ordenada y se insertan en la envoltura nuclear, donde forman complejos de poros nucleares simétricos de ocho veces. Cada proteína está presente en copias de ocho o múltiplos de ocho, formando una estructura que contiene varios cientos de proteínas y es 30 veces más grande que un ribosoma, la fábrica celular de proteínas. "Pero se desconocía cómo las nucleoporinas encuentran su camino hacia la membrana nuclear y si los poros existentes sirven como plantillas", dice D'Angelo.

Para estudiar este proceso, los investigadores de Salk crearon un sistema libre de células basado en óvulos de rana (ovocitos) que pudo recapitular la inserción del complejo del poro nuclear en la membrana nuclear. Usando herramientas avanzadas de imágenes en tiempo real, los científicos observaron cómo se formaba una membrana nuclear, con poros y todo, en una hora.

"Pudimos visualizar complejos de poros nucleares únicos", dice el estudiante graduado y coautor Daniel Anderson. "Esto nos permitió no solo observar cómo se formaban los poros individuales, sino también demostrar que se formaron desde cero sin la ayuda de los poros ya existentes".

En otro experimento, el grupo usó microscopía confocal de cuatro dimensiones para seguir la formación en células humanas cultivadas de un solo poro que había sido marcado con una etiqueta fluorescente. Si el poro nuclear se hubiera dividido para dar lugar a dos poros hijos, de uno habrían surgido dos puntos brillantes; sin embargo, los investigadores rastrearon el movimiento de un solo punto, lo que confirma su hallazgo anterior de que los poros se formaron desde cero.

Investigaciones adicionales demostraron que los ensamblajes de poros nucleares se agregan en un proceso coordinado y gradual que requiere componentes en ambos lados de la membrana nuclear. “Esto tiene consecuencias importantes para el próximo gran problema: la cuestión de cómo se fusionan todas estas estructuras”, dice Hetzer.

El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a los descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud humana y la capacitación de futuras generaciones de investigadores. Jonas Salk, MD, cuya vacuna contra la poliomielitis casi erradicó la poliomielitis, una enfermedad paralizante en 1955, inauguró el Instituto en 1965 con un terreno donado por la ciudad de San Diego y el apoyo financiero de March of Dimes.