20 de abril de 2006
La Jolla, CA – Los investigadores se han preguntado durante mucho tiempo cómo los poros nucleares –los canales importantísimos que controlan el flujo de información dentro y fuera del núcleo de una célula– se duplican para prepararse para la división que ocurrirá cuando una célula se divida. Ahora, por primera vez, los científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos observaron cómo se formaron nuevas estructuras de poros en forma de embudo desde cero y se insertaron en la membrana nuclear.
Este descubrimiento se suma a la imagen de cómo una célula se divide de tal manera que el genoma (el plano genético) encerrado dentro del núcleo puede seguir comunicándose con el resto de la célula. “Este asunto es tan importante para entender el ciclo celular como lo es la pregunta 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 hacia y desde el 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. "Quizás no sea sorprendente que cualquier alteración en el flujo de información a través de la membrana nuclear pueda alterar el funcionamiento celular", dice Hetzer.
“Los poros nucleares son realmente asombrosos”, dice el investigador postdoctoral y coautor principal Maximiliano D’Angelo, Ph.D. “Son las estructuras de proteínas 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 abarcan la membrana nuclear, 30 proteínas diferentes, llamadas nucleoporinas, se unen de manera ordenada y se insertan en la envoltura nuclear, donde forman complejos de poro nuclear con simetría octogonal. 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 el tamaño de un ribosoma, la fábrica de proteínas celular. “Pero cómo las nucleoporinas encuentran su camino hacia la membrana nuclear y si los poros existentes sirven como plantillas había sido desconocido”, dice D'Angelo.
Para estudiar este proceso, los investigadores de Salk crearon un sistema sin células basado en óvulos de rana (ovocitos) que fue capaz de recapitular la inserción del complejo del poro nuclear en la membrana nuclear. Utilizando herramientas avanzadas de imagen en tiempo real, los científicos observaron cómo se formaba una membrana nuclear, con poros y todo, en menos de una hora.
“Pudimos visualizar complejos individuales del poro nuclear”, dice el estudiante de posgrado y coautor principal Daniel Anderson. “Esto nos permitió no solo observar cómo se formaban los poros individuales, sino también demostrar que se formaban desde cero sin la ayuda de poros ya existentes”.”
En otro experimento, el grupo utilizó 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, habrían surgido dos puntos brillantes de uno; sin embargo, los investigadores rastrearon el movimiento de un solo punto, confirmando su hallazgo anterior de que los poros se formaron desde cero.
Investigaciones adicionales demostraron que los ensamblajes del poro nuclear se añaden en un proceso coordinado y por etapas que requiere componentes en ambos lados de la membrana nuclear. “Esto tiene importantes consecuencias para el próximo gran tema: la cuestión de cómo todas estas estructuras se fusionan”, dice Hetzer.
El Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, es una organización independiente sin fines de lucro dedicada a descubrimientos fundamentales en las ciencias de la vida, la mejora de la salud humana y la formación de futuras generaciones de investigadores. Jonas Salk, M.D., cuya vacuna contra la polio prácticamente erradicó la debilitante enfermedad de la poliomielitis en 1955, inauguró el Instituto en 1965 con un donativo de tierras de la Ciudad de San Diego y el apoyo financiero de la March of Dimes.
Oficina de Comunicaciones
Tel.: (858) 453-4100
press@salk.edu
