El Núcleo Celular

La Membrana Nuclear

En el núcleo celular, encontramos el ADN recubierto por una membrana nuclear (externa e interna). Cada una de estas caras presenta dos armazones, uno en la cara citosólica y otro en su interior llamado lámina nuclear. Estas membranas son concéntricas. En la cara externa, encontramos ribosomas adosados a su superficie, ya que de aquí surge el Retículo Endoplasmático Rugoso (RER). Luego, encontramos una zona llamada espacio perinuclear. Por último, la cara interna está sostenida por la lámina nuclear, compuesta por proteínas llamadas láminas, que a su vez componen los filamentos intermedios.

En la superficie de esta membrana, encontramos perforaciones y proteínas (complejo del poro nuclear) que atraviesan la membrana de lado a lado. Este complejo está compuesto por ocho columnas proteicas que atraviesan la envoltura nuclear, formando en ambos lados una especie de anillos. Los filamentos intermedios de la lámina nuclear se unen al complejo a través de un anillo intermedio, dándole rigidez. Estas columnas están unidas por proteínas transmembranosas a la bicapa de la envoltura. Uno de sus extremos se adhiere a la columna, su dominio central atraviesa la bicapa y el extremo opuesto queda libre en la luz del espacio perinuclear. De los anillos mencionados anteriormente se proyectan fibrillas hacia el citosol, y estas se unen por sus extremos en el interior del núcleo.

A través del complejo pasan iones y moléculas pequeñas sin gasto de energía. Sin embargo, si las moléculas son de mayor tamaño, el poro debe ser inducido a la dilatación. Encontramos diferentes casos, como el uso de un péptido señal, el cual es reconocido por el poro y cede a la dilatación. También hay proteínas que se pliegan, uniéndose a ellas nucleoporinas que las transportan y las ayudan a atravesar el complejo. Por último, encontramos proteínas (reguladoras) que son retenidas en el citosol hasta que llegue la señal para que se abra el poro. Mientras tanto, se les unen proteínas llamadas chaperonas, las cuales llevan a las otras proteínas hasta el poro y las sueltan cuando se da la señal para que puedan ingresar.

La Cromatina

La cromatina, en contacto con soluciones hipotónicas, toma una densidad gelatinosa donde podemos encontrar ADN, ARN y proteínas. Dentro de estas últimas, tenemos las básicas, las no histónicas (muy heterogéneas, como ADN y ARN polimerasas y proteínas reguladoras) y las histónicas. Encontramos cinco tipos de histonas: H2A, H2B, H3 y H4. Estas se encuentran en cantidades equimolares (dos de cada una por cada 200 pares de bases de ADN). En cambio, la H1 se encuentra una por cada 200 pares de bases y se une de forma más laxa con la cromatina; no forma parte de la unidad estructural centro-nucleosoma, pero está unida a los segmentos de ADN que unen a los nucleosomas.

Si ponemos la cromatina en contacto con una solución acuosa, toma una estructura como si fueran las cuentas de un collar (nucleosomas) unidos por un hilo de ADN, formando la fibra de 10 nm. Los nucleosomas se organizan, a su vez, en fibras de 30 nm (solenoide), girando a manera de resorte alrededor de un eje virtual. Esta estructura se mantiene por la interacción de histonas H1 cercanas.

En el siguiente nivel de empaquetamiento, las fibras de 30 nm se organizan en una serie de bucles o asas superenrolladas. Estos bucles se estabilizan gracias a la interacción con las proteínas de la matriz nuclear o andamiaje nuclear (“scaffold”). Cada bucle de cromatina representa una unidad de replicación. Estas unidades contienen alrededor de 100,000 pares de bases de ADN, extensión suficiente para acomodar varios genes de tamaño promedio. Algunos genes, sin embargo, pueden abarcar varias unidades adyacentes de un cromosoma. Cada cromosoma puede tener cien o más unidades.

Durante la profase, los cromosomas aparecen más condensados, alcanzando la cromatina su mayor nivel de condensación en metafase. La organización de los cromosomas implica la fosforilación de la H1 y otras proteínas, lo cual causa el plegamiento y empaquetamiento aún más compacto de la cromatina. El andamiaje o matriz nuclear se convierte en el centro de la estructura del cromosoma, y a medida que la compactación continúa, éste se pliega a modo de acordeón.

El grado de condensación de las unidades de replicación de cromatina se mantiene principalmente debido a la asociación con la matriz nuclear y a proteínas asociadas como la topoisomerasa 2, encargada de controlar el grado de superenrollamiento. La unión de la cromatina y la matriz se da a nivel de zonas altamente conservadas denominadas secuencias SAR/MAR, regiones de varios cientos de pares de bases ricas en residuos de adenina y timina, abundantes en la heterocromatina.