Cómo entran las proteínas en el núcleo
Las membranas celulares son uno de los elementos indispensables para la vida. Es lo que separa la no vida del orden y equilibrio del ser vivo. Sin embargo, todos los seres vivos están en contacto con su medio externo y tienen la necesidad de interaccionar con él, aunque sea por algo tan sencillo como alimentarse. Las células tienen que reconocer, seleccionar e introducir de forma específica ciertas moléculas que se encuentran en el exterior. En los eucariotas, cuyo orden es mucho mayor que el de procariotas, la compartimentación es también más elevada. El núcleo contiene el material genético y básicamente es lo donde se guardan toda la información para hacer las herramientas para sobrevivir ante cualquier situación. Es por ello que si el paso de la membrana exterior al interior de la célula, a su citoplasma, estaba bien vigilado, la entrada al núcleo ha de ser forzosamente más compleja.
Existen ciertas moléculas que pueden entrar de forma pasiva al núcleo, como pasa en la membrana plasmática. El agua es uno de esos compuestos y el principal vehículo de moléculas de pequeño tamaño que la siguen. Sin embargo, en la membrana nuclear se encuentran los poros nucleares, grandes estructuras formadas por varios polipéptidos que regularán el paso de sustancias complejas. Se ha establecido que los elementos mayores de 9 nm (o alrededor de 50 KDa) necesitan este tipo de transmporte.
En el núcleo se encuentra la información, el ADN, para hacer las proteínas, pero el ARN sale del núcleo para dar lugar a las proteínas, por lo que éstas se concentrarán en el citoplasma. Cuando se ha de transcribir el ADN a ARN para hacer una proteína es necesario que entre al núcleo una proteína concreta, la ADN polimerasa. Esta proteína en realidad es un complejo de gran tamaño formado por varias subunidades. Se ha comprobado que hay subunidades de pequeño tamaño que pueden entrar solas, mientras que las de gran tamaño molecular suelen ensamblarse en el citoplasma y entrar todas juntas mediante transporte facilitado -que requiere el gasto de energía.
Además de la polimerasa, otras proteínas tienen que pasar por el poro. Factores de transcripción -las señales para que se transcriban genes concretos- o las histonas -las proteínas protectoras del ADN- son algunas de ellas. Todas ellas tienen dominios en su secuencia de aminoácidos que serán reconocidas por las proteínas encargadas del transporte. Uno de los sistemas clásicos de transporte al núcleo es el mediado por las importinas y RAN, aunque existen otros similares en cuanto a su forma de actuar pero con otras proteínas diana. De tal forma que con dos o tres sistemas puedes seleccionar diferentes grupos de proteínas para introducir en el núcleo. El sistema de importinas+RAN es el que entra la mayoría de ellas y las más frecuentes.
Las importinas son un grupo de proteínas de pequeño tamaño que se encuentran en el citoplasma y son capaces de unir dominios de localización nuclear de proteínas en el citoplasma. La unión con la proteína en cuestión generará un cambio en la forma de la importina alfa (existen varias importinas alfa que unirán diferentes cargos), que se unirá a una importina beta (que es capaz de unir diferentes importinas alfa), que cambiará su morfología a su vez volviéndose más afín por las proteínas del poro nuclear. Una vez unida al poro el gasto de energía entrará la proteína al interior del núcleo y liberándola del poro. En el interior las importinas tienen una afinidad alta por RAN. Esta proteína de pequeño tamaño tiene dos conformaciones. Cuando está unido a GTP (un homólogo del ATP y por lo tanto una molécula con carga energética) se une ala importina y a su carga compitiendo con esta por secuestrar a las importinas. Finalmente estas vuelven a cambiar su forma y se separan de la carga al esconder el dominio de unión.