Un poro nuclear es parte de un gran complejo de proteínas , conocido como complejo de poro nuclear que se extiende por la envoltura nuclear , que es la doble membrana que rodea el núcleo de la célula eucariota . Hay aproximadamente 1000 complejos de poros nucleares (NPC) en la envoltura nuclear de una célula de vertebrado, pero varía según el tipo de célula y la etapa del ciclo de vida. [1] El complejo de poros nucleares humanos (hNPC) es una estructura de 110 megadalton (MDa). Las proteínas que forman el complejo del poro nuclear se conocen como nucleoporinas.; cada NPC contiene al menos 456 moléculas de proteína individuales y está compuesto por 34 proteínas de nucleoporina distintas. [2] Aproximadamente la mitad de las nucleoporinas suelen contener dominios de proteína solenoide, ya sea un solenoide alfa o un pliegue de hélice beta o, en algunos casos, ambos como dominios estructurales separados . La otra mitad muestra características estructurales típicas de proteínas "desplegadas de forma nativa" o intrínsecamente desordenadas , es decir, son proteínas muy flexibles que carecen de una estructura terciaria ordenada. [3] Estas proteínas desordenadas son las nucleoporinas FG , llamadas así porque su secuencia de aminoácidos contiene muchas fenilalaninas .— repeticiones de glicina . [4]
Los complejos de poros nucleares permiten el transporte de moléculas a través de la envoltura nuclear. Este transporte incluye ARN y proteínas ribosómicas que se mueven desde el núcleo al citoplasma y proteínas (como la ADN polimerasa y laminas ), carbohidratos , moléculas de señalización y lípidos que se mueven hacia el núcleo. Es notable que el complejo de poros nucleares (NPC) puede realizar activamente 1000 translocaciones por complejo por segundo. Aunque las moléculas más pequeñas simplemente se difunden a través de los poros, las moléculas más grandes pueden reconocerse mediante secuencias de señales específicas y luego difundirse con la ayuda denucleoporinas dentro o fuera del núcleo. Recientemente se ha demostrado que estas nucleoporinas tienen características conservadas evolutivamente específicas codificadas en sus secuencias que brindan información sobre cómo regulan el transporte de moléculas a través del poro nuclear. [5] [6] El transporte mediado por nucleoporinas no requiere directamente energía, sino que depende de los gradientes de concentración asociados con el ciclo RAN . Cada una de las ocho subunidades de proteína que rodean el poro real (el anillo exterior) proyecta una proteína en forma de radio sobre el canal del poro. El centro del poro a menudo parece contener una estructura similar a un tapón. Todavía se desconoce si esto corresponde a un enchufe real o es simplemente una carga capturada en tránsito.
Todo el complejo de poros nucleares tiene un diámetro de unos 120 nanómetros en los vertebrados. [7] El diámetro del canal varía de 5,2 nanómetros en humanos [8] a 10,7 nm en la rana Xenopus laevis , con una profundidad de aproximadamente 45 nm. [9] El ARNm, que es monocatenario, tiene un grosor de aproximadamente 0,5 a 1 nm. [10] La masa molecular del NPC de mamífero es de aproximadamente 124 megadaltons (MDa) [11] y contiene aproximadamente 30 componentes proteicos diferentes, cada uno en múltiples copias. [12] Por el contrario, la levadura Saccharomyces cerevisiae es más pequeña, con una masa de solo 66 MDa. [13]
Las partículas pequeñas (hasta 30–60 kDa ) pueden pasar a través del complejo del poro nuclear por difusión pasiva. [14] [15] Las partículas más grandes también pueden difundirse pasivamente a través del gran diámetro del poro, a velocidades que disminuyen gradualmente con el peso molecular. El paso eficiente a través del complejo requiere varios factores proteicos [16] y, en particular, receptores de transporte nuclear que se unen a las moléculas de carga y median su translocación a través del NPC, ya sea hacia el núcleo ( importinas ) o fuera de él ( exportinas ). La familia más grande de receptores de transporte nuclear son las carioferinas., que incluye docenas de importaciones y exportaciones; esta familia se subdivide en las subfamilias carioferina-α y carioferina-β. Otros receptores de transporte nuclear incluyen NTF2 y algunas proteínas similares a NTF2.