Nucleoporina

As nucleoporinas son unha familia de proteínas que son as unidades constituíntes que forman o complexo dos poros nucleares. O complexo do poro nuclear é unha estrutura bastante masiva que se estende a través da envoltura nuclear, formando unha vía de paso que regula o fluxo de macromoléculas entre o núcleo celular e o citoplasma. Os poros nucleares, á súa vez, permiten o transporte de moléculas hidrosolubles a través da envoltura nuclear. As nucleoporinas, unha familia de arredor de 30 proteñinas, son os principais compoñentes do complexo do poro nuclear en células eucariotas. A nucleoporina 62 é o membro máis abundante desta familia.Han I, Oh ES, Kudlow JE (2000). "Responsiveness of the state of O-linked N-acetylglucosamine modification of nuclear pore protein p62 to the extracellular glucose concentration". Biochem. J. 350 Pt 1 (Pt 1): 109–14. doi:10.1042/0264-6021:3500109. PMC 1221231. PMID 10926833. As nucleoporinas teñen a capacidade de transportar moléculas a través da envoltura nuclear con rapidez. Un só complexo do poro nuclear pode transportar 60.000 moléculas de proteínas a través da envoltura nuclear por minuto.

 Función 
As nucleoporinas median no transporte de macromoléculas entre o núcleo e o citoplasma da célula eucariota. Certos membros da familia das nucleoporinas forman o armazón estrutural do complexo do poro nuclear. Porén, a función primaria das nucleoporinas é interaccionar coas moléculas transportadoras chamadas carioferinas ou Kaps. Estas carioferinas interaccionan con aquelas nucleoporinas que conteñen repeticións FG, é dicir, que conteñen secuencias repetidas dos aminoácidos fenilalanina (F) e glicina (G). Ao facelo, as carioferinas poden transportar o seu cargamento a través da envoltura nuclear. As nucleoporinas só son necesarias para o transporte de moléculas hidrofílicas grandes de máis de 40 kDa, xa que as moléculas máis pequenas pasan a través dos poros nucleares por difusión pasiva. As nucleoporinas xogan un importante papel no transporte de ARNm do núcleo ao citoplasma despois da transcrición. Dependendo da súa función, certas nucleoporinas están localizadas nun só dos lados (citosólico ou nucleoplásmico) do complexo do poro nuclear,. Outras nucleoporinas poden encontrarse en ambos os lados.

 Estrutura 
miniatura|dereita|Nup107 do anel externo do poro.
As nucleoproteínas son proteínas entre 35 e 400 kDa de estrutura variada, pero que comparten algúns compoñentes estruturais básicos. Moitas nucleoporinas teñen unha rexión central para a unión con outras moléculas. As nucleoporinas agréganse para formar un complexo do poro nuclear, un anel octogonal que atravesa a envoltura nuclear. Hai tres tipos de nucleoporinas con estrutura e función característica, que se denominan nucleoporinas estruturais, nucleoporinas de membrana, e nucleoporinas FG.

As nucleoporinas estruturais forman a porción do anel do complexo do poro nuclear. Abranguen o grosor da membrana da envoltura nuclear e adoitan considerarse o armazón do complexo do poro. As nucleoporinas estruturais únense formando complexos Y que están compostos por sete nucleoporinas. Cada poro nuclear contén dezaseis complexos Y e un total de 112 nucleoporinas estruturais. A estrutra dun complexo Y é moi similar á da COPII. A relación da curvatura da membrana dun poro nuclear cos complexos Y pode considerarse análoga á que se produce na formación por evaxinación dunha vesícula revestida COPII.

As nucleoproteínas de membrana están localizadas na curvatura do poro nuclear. Estas proteínas están incrustadas na membrana nuclear na rexión onde están en conexión a capa externa e a interna.

As nucleoporinas FG denomínanse así porque conteñen repeticións de fenilalanina-glicina (FG), as cales son pequenos segmentos hidrofóbicos que interrompen longos tramos de aminoácidos hidrofílicos. Estes segmentos con repeticións FG encóntranse en porcións longas con enrolamento aleatorio da proteína, que se estenden no canal dos poros nucleares e son responsables principalmente da exclusividade selectiva dos complexos dos poros nucleares á hora de deixar pasar moléculas. Estes segmentos das nucleoporinas FG forman unha masa de cadeas que permite que difundan a través delas pequenas moléculas, pero impide o paso das grandes macromoléculas hidrófilas. Estas grandes moléculas só poden cruzar o poro nuclear se van en compañía dunha molécula de sinalización que as transporta e que interacciona temporalmente co segmento con repeticións FG das nucleoporinas. As nucleoporinas FG tamén conteñen unha porción globular que serve como áncora para a unión ao resto do complexo do poro nuclear.

As nucleoporinas forman varios subcomplexos entre elas. O máis común é o complexo p62, que é unha ensamblaxe composta por NUP62, NUP58, NUP54 e NUP45.Miyachi K, Hankins RW, Matsushima H, Kikuchi F, Inomata T, Horigome T, Shibata M, Onozuka Y, Ueno Y, Hashimoto E, Hayashi N, Shibuya A, Amaki S, Miyakawa H (2003). "Profile and clinical significance of anti-nuclear envelope antibodies found in patients with primary biliary cirrhosis: a multicenter study". J. Autoimmun. 20 (3): 247–54. doi:10.1016/S0896-8411(03)00033-7. PMID 12753810. Outro exemplo deses complexos é o complexo NUP107-160, composto por moitas nucleoproteínas diferentes. O complexo NUP107-160 foi localizado nos cinetocoros dos cromosomas e xoga un papel na mitose.Loïodice I, Alves A, Rabut G, et al. The Entire Nup107-160 Complex, Including Three New Members, Is Targeted as One Entity to Kinetochores in Mitosis. Silver P, ed. Molecular Biology of the Cell 2004;15(7):3333-3344. doi:10.1091/mbc.E03-12-0878.

 Localización 
Na seguinte táboa indícase a localización de diferentes nucleoporinas (Nups) nas distintas partes do complexo do poro nulcear.

 Subestrutura do complexo do poro nuclear      Compoñentes Nups en vertebrados      Anel Externo  Complexo Nup107-160 (Nup160 Nup133 Nup107 Nup96 Nup75 Seh1 Sec13 Nup43 Nup37) Anel Interno  Subcomplexo Nup155 (Nup155, Nup205, Nup188, Nup35) Nups FG Citoplasmicas e Filamentos  Nup358, Nup214, Nlp1 Anel Luminal Gp210, Ndc1, Pom 121 Nups FG simétricas Nup62, Nup58/45, Nup54, Nup98 Nups Ligadoras Nup88, Nup93 Nups FG Nucleoplasmicas e Filamentos Nup153, Tpr

 Mecanismo de transporte 
As nucleoporinas regulan o transporte de macromoléculas a través da envoltura nuclear ao interaccionaren coas proteínas transportadoras carioferinas. As carioferinas únense o seu cargamento e interaccionan reversiblemente coas repeticións FG das nucleoporinas. As carioferinas e o seu cargamento pasan entre as repeticións FG ata que difunden a favor do gradiente de concentración a través do complexo do poro nuclear. As carioferinas, segundo o tipo que sexan, poden funcionar como importinas (transportando proteínas do citoplasma ao núcleo) ou como exportinas (transportando proteínas do núcleo ao citoplasma). A liberación do cargamento das carioferinas é impulsada pola proteína Ran, que é unha proteína G. A proteína Ran é pequena dabondo como para poder difundir a través dos poros nucleares a favor de gradiente e sen interaccionar coas nucleoporinas. A Ran pode unirse a GTP ou a GDP e ten a capacidade de cambiar a afinidade da carioferina polo seu cargamento. Dentro do núcleo, RanGTP causa que as carioferinas importinas cambien de conformación, o que fai que se libere o cargamento transportado. A RanGTP pode tamén unirse a carioferinas exportinas e pasar a través do poro nuclear ata o citosol. Unha vez no citosol, a RanGTP pode ser hidrolizada a RanGDP, o que permite que se libere o cargamento das exportinas.

 Patoloxía 
Asociáronse varias enfermidades con defectos nas nucleoporinas, especialmente diabetes, cirrose biliar primaria, enfermidade de Parkinson e enfermidade de Alzheimer. A sobreexpresión de xenes que codifican diversas nucleoporinas tamén se relacionou coa formación de tumores cancerosos.

As nucleoporinas son moi sensibles aos cambios na concentración de glicosa. Por tanto, as persoas que teñen diabetes a miúdo mostran un incremento da glicosilación das nucleoporinas, especialmente da nucleoporina 62.

En certas condicións autoinmunes os anticorpos anti-p62, que inhiben os complexos p62, foron asociados coa cirrose biliar primaria, que destrúe os condutos biliares do fígado.

A diminución da produción do complexo p62 é común a moitas enfermidades neurodexenerativas. A modificación do promotor de p62 por oxidación está correlacionada coa enfermidade de Alzheimer, e coas de Huntington, e Parkinson entre outros trastornos neurodexenerativos.Du Y, Wooten MC, Wooten MW (August 2009). "Oxidative damage to the promoter region of SQSTM1/p62 is common to neurodegenerative disease". Neurobiology of Disease 35 (2): 302–10. doi:10.1016/j.nbd.2009.05.015. PMID 19481605.

O incremento da expresión do xene NUP88, que codifica a nucleoporina 88, atópase comunmente en displasias precancerosas e neoplasmas malignos."Entrez Gene: NUP88 nucleoporin 88kDa"

 Exemplos 
miniatura|dereita|300px|Proteína Nup153 FG Nucleoplásmica e de Filamentos.
As distintas nucleoporinas noméanse segundo o seu peso molecular en kDa. Por exemplo a nucleoporina de 35 kDa é a NUP35. Algúns exemplos da familia das nucleoporinas son:
 NUP35, NUP37, NUP43, NUP50
 NUP54, NUP62, NUP85, NUP88, NUP93, NUP98
 NUP107, NUP133, NUP153, NUP155, NUP160, NUP188
 NUP205, NUP210, NUP214

 Notas 

 Véxase tamén 
 Ligazóns externas 


Categoría:Proteínas