Los hallazgos, publicados en la revista Nature el 19 de enero de 2022, brindan información sobre cómo el NPC ayuda a controlar la expresión genética, la replicación del ADN y otros procesos celulares esenciales. También podrían conducir a nuevos tratamientos para enfermedades causadas por defectos en el transporte nuclear, como ciertos tipos de cáncer y trastornos neurodegenerativos.
"El NPC es como una ciudad bulliciosa con un tráfico molecular constante", dijo Michael Rout, profesor de biología molecular en UC Berkeley e investigador del Instituto Médico Howard Hughes que dirigió el equipo de investigación. "Hemos descubierto cómo se controla uno de los mecanismos regulatorios clave en el NPC".
El NPC es un complejo proteico que abarca la envoltura nuclear, la doble membrana que rodea el núcleo celular. Está compuesto por aproximadamente 30 proteínas diferentes, llamadas nucleoporinas, que se unen para formar una estructura de forma aproximadamente cilíndrica y de unos 100 nanómetros de diámetro.
El NPC tiene dos funciones principales:permitir que ciertas moléculas atraviesen la envoltura nuclear y bloquear otras. Las moléculas a las que se les permite pasar a través del NPC incluyen proteínas, ácidos nucleicos y moléculas pequeñas como iones. Las moléculas que están bloqueadas incluyen moléculas grandes como virus y agregados de proteínas.
Los investigadores utilizaron una variedad de técnicas para estudiar el NPC, incluida la microscopía crioelectrónica (crio-EM), que les permitió visualizar el NPC con un detalle sin precedentes. Descubrieron que el NPC está regulado por un complejo proteico específico llamado ciclo RanGTPasa. El ciclo RanGTPasa es una serie de eventos moleculares que implican la conversión de una pequeña proteína llamada Ran de una forma que está unida al trifosfato de guanina (GTP) a una forma que está unida al difosfato de guanina (GDP).
Los investigadores descubrieron que el ciclo RanGTPase controla la apertura y el cierre del NPC regulando la actividad de una proteína llamada Nup153. Nup153 es una nucleoporina que se encuentra en el lado citoplasmático del NPC. Actúa como un guardián que bloquea el movimiento de moléculas a través del NPC cuando está vinculado a RanGDP. Cuando RanGTP está presente, Nup153 se libera del NPC, lo que permite el paso de las moléculas.
"El ciclo RanGTPase es un regulador maestro del transporte nuclear", dijo Rout. "Nuestros hallazgos proporcionan nuevos conocimientos sobre cómo este ciclo controla el NPC y cómo los defectos en el ciclo pueden provocar enfermedades".
