Resumo - Núcleo Celular

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Transcrição da Aula 13 – Núcleo
Camilla Ribeiro de Oliveira
De maneira geral, o núcleo é uma das principais organelas que diferenciam uma célula eucarionte de uma célula procarionte. 
Ademais, o núcleo tem uma importância muito grande já que, além de ser capaz de armazenar a informação genética, ele é responsável por determinados controles do ciclo celular. Esta organela permite a síntese de RNA e o processamento do RNA, sendo somente a tradução, última parte da expressão genética, feita fora do compartimento nuclear. 
Portanto, de uma maneira geral, o núcleo apresenta várias funções no organismo. Além de diferenciar células, esta estrutura armazena a informação genética, funciona como centro de controle celular, promove a síntese de RNA e o processamento do RNA.
O núcleo possui vários componentes em sua estrutura. Estruturalmente o núcleo é dividido em membrana externa, membrana interna, espaço perinuclear, complexo de poros nucleares e lâmina nuclear.
A membrana externa é ligada à membrana do retículo endoplasmática. Por isso, podem ser encontrados ribossomos ligados a esta membrana externa já que ela é contígua à membrana do retículo endoplasmático rugoso.
O espaço perinuclear é o espaço entre a membrana externa e a membrana interna. Ele possui a composição interna do retículo endoplasmático. 
A membrana interna do núcleo tem como principal função agir como barreira seletiva para determinadas substâncias.
As membranas externa e interna juntas formam o envoltório nuclear ou membrana nuclear. Esta membrana nuclear é importante para separar o compartimento interno do núcleo do compartimento do citoplasma. Ou seja, o envoltório nuclear é responsável por dar uma característica bioquímica diferente ao núcleo. Dessa maneira, é devido à membrana nuclear que o núcleo possui características imprescindíveis para realizar a sua função.
A lâmina nuclear faz parte da composição do núcleo, estando do lado interno do envoltório nuclear. Este componente tem como principal função fornecer a estrutura básica do núcleo. Então, é por causa da lâmina nuclear que o núcleo não sofre alteração de forma.
A lâmina nuclear é formada por um conjunto de proteínas chamadas laminas. Estas laminas são proteínas fibrosas que fazem parte do citoesqueleto celular. Sendo assim, elas são normalmente compostas por filamentos intermediários.
Em mamíferos, as principais laminas encontradas na lâmina nuclear são de 4 tipos:
- Laminas A
- Laminas B1
- Laminas B2
- Laminas C
Como estas laminas são importantes no processo de estruturação do núcleo, elas possuem uma importância ainda maior durante o processo de divisão celular. Isto ocorre porque, durante este processo, as células sofrem uma série de alterações, estando dentre elas a desestruturação ou desestabilização do envoltório nuclear. Para que haja a desestabilização do envoltório nuclear é necessária a desestruturação da lâmina nuclear. Consequentemente, o envoltório nuclear apenas se desfaz se ocorrer a desestruturação da lâmina nuclear.
As laminas do tipo B sofrem um processo chamado de isoprenilação, ou seja, ligações de grupos isoprenil, que são grupos lipídicos, na molécula da lamina B. Este processo ocorre a fim de aumentar a fixação ou ligação da lamina B na membrana interna do núcleo. Portanto, estas laminas B, quando sofrem o processo de isoprenilação, se ligam com maior facilidade a um receptor específico da membrana interna. Este receptor é chamado de P58. O que fica ligado à membrana interna é a lamina B isoprenilada. Os outros tipos de lamina, como a lamina A que é amplamente encontrada em mamíferos, não se ligam diretamente à membrana interna. A lamina A, por exemplo, começa a se ligar na lamina B. 
Desta maneira, as laminas B isopreniladas se ligam à membrana interna e os outros tipos de laminas, como a lamina A, começam a ligar-se entre si e a lamina B. Ou seja, os outros tipos de laminas não se ligam diretamente à membrana interna, mas sim se unem às laminas B.
Durante o início da divisão celular, alterações devem acontecer na lamina A para que ela se desestruture e, consequentemente, ocorra a desestruturação do envoltório nuclear. No início da divisão nuclear, ocorre a ativação de proteínas chamadas quinases, responsáveis por fosforilarem as laminas do tipo A. Sendo assim, as laminas do tipo A sofrem o processo de fosforilação quando as quinases estão ativas, perdendo, por conseguinte, a sua capacidade de ligação e se tornando desestabilizadas. Então, quando acontece a fosforilação da lamina A, ocorre uma redução da ligação das laminas, já que estas perdem a capacidade de se ligarem entre si e de se ligarem a lamina B. A principal enzima quinase responsável pela fosforilação da lamina A é a quinase Cdc2.
Pacientes com modificações de síntese de Cdc2 possuem alterações no controle de divisão celular. Isto ocorre já que se o indivíduo possui deficiência na síntese de Cdc2, não há a fosforilação da lamina A, não ocorrendo desestabilização da lâmina nuclear e, consequentemente, não há a divisão nuclear.
Com a desestabilização das laminas A devido à fosforilação feita pelas quinases, ocorre a desestabilização do envoltório nuclear e a formação de pequenas vesículas de vários envoltórios nucleares contendo muitas laminas A fosforiladas no seu interior. A lamina B, mesmo depois da desestruturação da membrana nuclear, continua ligada na membrana interna. Esta proteína fibrosa não consegue se desligar da membrana interna em momento nenhum, pois está ligada ao receptor P58. 
Portanto, as laminas A encontram-se soltas no interior das vesículas por estarem fosforiladas, enquanto as laminas B estão ligadas à membrana interna. Isto é importante porque em um momento do controle da divisão celular, a membrana nuclear precisará se refazer e, consequentemente, formar um novo envoltório nuclear.
No final do ciclo celular, as enzimas quinases necessitarão perder a sua atividade e as enzimas fosfatases precisarão entrar em atividade. Isto é necessário para que ocorra a desfosforilação da lamina A e, por conseguinte, causar a reformulação do envoltório nuclear.
A principal função das laminas ou da lâmina nuclear dentro do núcleo é aumentar a desestruturação deste componente.
A membrana nuclear é importante já que controla a entrada e a saída de substâncias no núcleo.
É necessário levar do citoplasma para o núcleo substâncias como histonas, fatores de transcrição, fatores de splicing, DNA polimerase, RNA polimerase, entre outros. Estas são proteínas sintetizadas no citoplasma que, após a sua transcrição, precisam ser transportadas para o núcleo.
Do mesmo modo, componentes nucleares necessitam ser levados para o citoplasma. Sendo assim, este envoltório nuclear precisa ser seletivo.
Existem duas formas diferentes de passagem de substâncias: por difusão passiva ou por transportadores.
Quando a molécula é pequena, ou seja, quando é uma micromolécula, principalmente micromoléculas lipossolúveis, pode ocorrer a difusão passiva. Normalmente, moléculas ou proteínas pequenas ultrapassam a membrana nuclear por difusão passiva. 
Este transporte pode ocorrer em dois sentidos, tanto do núcleo para o citoplasma quanto do citoplasma para o núcleo.
Quando o transporte é passivo do citoplasma para o núcleo ou do núcleo para o citoplasma, a molécula não possui seletividade de sentido de transporte. Sendo assim, ela pode ir ou pode voltar no momento que precisar. Isto ocorre com micromoléculas.
A grande maioria das proteínas que são importantes para o núcleo ou que devem sair do núcleo e ir parar o citoplasma são proteínas grandes e hidrossolúveis. Sabe-se que essas macromoléculas não conseguem transpor o envoltório nuclear por difusão passiva. Então, é necessário que haja um transportador para que ocorra o transporte destas moléculas.
Na membrana nuclear existe o complexo de poros nucleares, este consiste em proteínas transportadoras que fazem a conexão da membrana interna com a membrana externa do núcleo. Dessa maneira, o complexo de poros é um ponto de fusão entrea membrana interna e a membrana externa nuclear. 
As proteínas do complexo de poros nucleares possuem uma estrutura diferente, uma estrutura mais complexa. Estas não são permeases ou proteínas transportadoras simples que sofrem mudanças de conformação para realizarem o transporte. O complexo de poros nucleares é formado por uma estrutura octamérica, ou seja, existem oito colunas de sustentação responsáveis pela formação do complexo. Assim, ele não é uma única proteína que se liga a membrana, mas sim é formado por uma estrutura de oito colunas de sustentação que são ligadas no lado citoplasmático a filamentos intermediários importantes futuramente para a ligação das proteínas alvo que deverão ser transportadas.
No lado interno do núcleo, ocorre a formação de uma cesta octamérica para permitir a passagem da proteína para o lado interno da membrana ou para o lado externo do núcleo.
Quando se fala de transporte nuclear, existem dois tipos principais. O transporte de macromoléculas mediado pelo complexo de poros nucleares que pode ocorrer do citoplasma para o núcleo ou do núcleo para o citoplasma. 
Para acontecer o transporte do citoplasma para o núcleo, algumas proteínas são imprescindíveis para este transporte. 
A primeira é a proteína importina, esta é responsável por reconhecer a proteína carga ou proteína alvo que deverá migrar para o interior nuclear. As importinas conseguem reconhecer a proteína carga porque na proteína carga existe um sinal chamado de sinal de localização nuclear (SLN). Então, a proteína carga que necessita ser transportada para o interior do núcleo possui o sinal de localização nuclear que é uma sequência de aminoácidos específica. As proteínas importinas estão ligadas a uma proteína chamada Ran e esta Ran está acoplada ao GDP. Esta importina, ao reconhecer o sinal de localização nuclear, se liga a proteína carga e migra para os filamentos do complexo de poros nucleares. Assim, ocorre a formação de um complexo pela proteína carga, a Ran-GDP e a importina, e este complexo migra para se ligar ao filamento que auxiliará no processo de transporte ao longo do complexo de poros nucleares. A proteína carga, a Ran-GDP e a importina irão para o interior nuclear. Então, não é apenas a proteína carga que passa para o interior do núcleo, mas todo o complexo, incluindo também a Ran-GDP e a importina. 
No meio intranuclear, existe uma proteína, chamada proteína de troca de nucleotídeo, responsável por substituir o GDP por GTP. Quando ocorre esta troca de GDP por GTP, ocorre uma mudança conformação da importina e, assim, a proteína carga é liberada no meio intranuclear. 
A importina ligada ao Ran-GTP irá voltar para o citoplasma para ser reutilizada. No citoplasma, o GTP sofre hidrólise, transformando a Ran-GTP em Ran-GDP.
O transporte no sentido contrário, ou seja, o transporte da proteína que necessita sair do núcleo e ir para o citoplasma, acontece da mesma forma. As diferenças são:
- A proteína envolvida é chamada proteína exportina;
- O sinal existente na proteína carga é o sinal de exportação nuclear (SEN);
- A exportina está ligada ao Ran-GTP.
Sendo assim, no transporte do núcleo para o citoplasma, a exportina está ligada ao Ran-GTP e reconhece o sinal de exportação nuclear. 
No meio intranuclear, existe uma maior concentração de Ran-GTP, já no meio citoplasmático, há uma maior concentração de Ran-GDP.
A proteína carga possui sinal possui o sinal de exportação nuclear, este é reconhecido pela exportina que está ligada ao Ran-GTP. Quando a exportina reconhece este sinal de exportação nuclear, ocorre a migração para o complexo de poros nucleares. O complexo todo, formado pela proteína carga, a Ran-GTP e a exportina, vão para o citoplasma. No citoplasma, a Ran-GTP sofre hidrólise formando a Ran-GDP para ser reutilizada. 
Portanto, os dois processos em sentidos opostos são muito parecidos, modificando apenas as proteínas e o sinal envolvidos.