Aula 04 - Transporte núcleo-citoplasma
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Aula 04 - Transporte núcleo-citoplasma

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do tráfego intracelular de vesículas (Aula 25 de Biologia Celular I).

Como todas as GTPases, Ran pode estar ligada a GTP ou a GDP.

A forma Ran-GDP é mais abundante no citoplasma e a forma Ran-GTP

é mais abundante no núcleo. Essa distribuição é conseqüência da ação

de outras proteínas sobre as Ran (Figura 4.10). No citoplasma existem

proteínas que estimulam a atividade enzimática de Ran, fazendo com

que ela hidrolise o GTP, enquanto no núcleo proteínas associadas à

cromatina roubam o GDP de Ran, que logo é substituído por GTP.

Supõe-se que Ran-GTP tenha tendência a sair do núcleo, enquanto

Ran-GDP tenha tendência a entrar.
Ran-GDP

Citoplasma

Núcleo

GTP
GTP

GDP

Ran-GEF

Ran-GAP

Ran-GTP

GDP

p

Cromatina

Camila
Highlight

Camila
Highlight

BIOLOGIA CELULAR II | Transporte núcleo-citoplasma

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Divisão celular: apertem os cintos, o envoltório sumiu!

Você viu como o envoltório nuclear é bem estruturado e

o trabalho que dá para transportar proteínas entre os ambientes

citoplasmático e nuclear. Mas não esqueça que toda essa organização

só vale durante a intérfase! Quando as células iniciam a fase M, na

maioria delas o envoltório se desarranja e só volta a se organizar ao

fi nal do processo, já nas células-fi lhas. Se o envoltório se desarranja, não

há mais separação entre os ambientes nuclear e citoplasmático e seus

componentes se misturam.

Figura 4.11: Uma proteína no cito-

plasma (carga) que tenha a seqüência de

localização nuclear (NLS) acopla-se a uma

importina e o conjunto é reconhecido pelo

complexo do poro e translocado. Já no núcleo,

a proteína é liberada porque a importina tem

mais afi nidade pela Ran-GTP, liga-se a ela e

saem juntas para o citoplasma. Lá chegando,

Ran hidrolisa o GTP e se solta da importina,

que está pronta a reconhecer outra carga.

Figura 4.12: Uma carga com seqüência de

exclusão nuclear (NES) que esteja dentro do

núcleo acopla-se à exportina e à Ran-GTP

da Ran é roubado e o complexo se desfaz.

Exportina
Carga já no

citoplasma

Citoplasma

Núcleo

Carga com NES

Exportina+carga+Ran-GTP

Ran-GDP

P

Citoplasma

Importina

Carga com NLS

Núcleo

Ran-GTP

Carga já

importada

Importina+Ran

Ran-GTP

Supõe-se que a exclusão de uma carga do núcleo funcione

do mesmo modo (Figura 4.12).

P

Ran-GDP

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A
U

LA

4
M

Ó
D

U
LO

 1

VESICULAÇÃO

A vesiculação de
um compartimento

é diferente do
brotamento.

A vesiculação é
um processo mais

dramático, no
qual TODO o

compartimento se
fragmenta, formando

inúmeras vesículas.

Figura 4.13: O envoltório nuclear se

desorganiza no início da mitose e

se reorganiza ao fi nal do processo.

REORGANIZANDO O ENVOLTÓRIO NUCLEAR

Ao fi nal da mitose, são ativadas fosfatases que desfosforilam

os substratos que foram alvo do MPF no início do processo.

Com a desfosforilação, a cromatina volta a descompactar,

tornando a expor os sítios de afi nidade por laminas do tipo A e por

proteínas da membrana nuclear interna. Nesse mesmo período, as

laminas desfosforiladas voltam a polimerizar a lâmina, não em qualquer

lugar, mas exatamente em volta do genoma das células-fi lhas porque têm

afi nidade pela cromatina que está descompactando. Ao se incorporar

ao polímero, as laminas do tipo B ajudam a aproximar as vesículas de

membrana interna onde estão presas.

O desmonte do envoltório nuclear é disparado pelo complexo

MPF (reveja na Aula 1), que nessa ocasião fosforila muitos substratos,

entre eles as proteínas que vão compactar a cromatina, outras que vão

despolimerizar microtúbulos, fragmentar o retículo endoplasmático

e também as membranas que formam o envoltório nuclear, que

vesiculam. As laminas também são substrato para as quinases da fase

M e, como todos os fi lamentos intermediários quando são fosforilados,

despolimerizam. As laminas do tipo A fi cam solúveis no citoplasma, mas

as laminas do tipo B continuam presas ao seu receptor nas vesículas de

membrana nuclear interna. Alguns componentes do complexo do poro

também são fosforilados e o conjunto se desassocia (Figura 4.13).

Poro

Lâmina nuclear

Cromatina

Membrana nuclear interna

Membrana nuclear externa

Fosforilação

Prófase

Núcleo interfásico

Fim da telófase

Cromatina

Desfosforilação

Início da telófase

Vesículas de membrana interna

Cromossomo

Lamina B fosforilada

P
P

P

P P

P P

P
P

P P

BIOLOGIA CELULAR II | Transporte núcleo-citoplasma

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A incorporação dos componentes do complexo do poro ao

envoltório é um fenômeno ainda menos conhecido. Durante muito

tempo se supôs até que os complexos do poro permaneciam íntegros

durante a mitose. Hoje, já se sabe que os complexos do poro se

desorganizam e que alguns de seus componentes têm afi nidade pela

própria cromatina. Alguns pesquisadores formularam a hipótese de

que os componentes do complexo do poro podem mesmo ajudar na

reorganização do próprio envoltório.

E agora? Salve-se quem puder!

Depois que o envoltório nuclear se reestruturou nas células-fi lhas,

os ambientes nuclear e citoplasmático voltam a se separar. E as proteínas

que estavam no núcleo antes da mitose? Será que conseguiram correr para

dentro do núcleo das células-fi lhas antes que o envoltório se fechasse?

E se não conseguirem, serão degradadas? Que desperdício!

Mas espere aí! Elas não tinham mantido a seqüência de localização

nuclear (NLS) porque esta fi cava no meio da cadeia? Puxa, que alívio!

Então é só usar a NLS e passar por um complexo do poro de novo!

CONCLUSÃO

Vimos que o envoltório nuclear é uma estrutura altamente complexa e dinâmica.

Os complexos do poro regulam a passagem de proteínas do citoplasma para o

núcleo e dos mRNA na direção oposta.

Como em muitas células, o envoltório se desorganiza durante a mitose, proteínas

de localização nuclear fi cam dispersas no citoplasma durante essa fase, mas são

capazes de reentrar no núcleo (de uma das células-fi lhas) passando através de

um complexo de poro graças à presença de uma seqüência de localização nuclear

(NLS) no meio de sua cadeia peptídica.

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A
U

LA

4
M

Ó
D

U
LO

 1

R E S U M O

• O envoltório nuclear é formado por duas membranas concêntricas separadas

pelo espaço perinuclear e sustentadas no lado nuclear pela lâmina nuclear.

• Os fi lamentos da lâmina são formados por proteínas chamadas laminas.

As laminas têm um papel importante na manutenção da forma

e do tamanho do núcleo.

• O envoltório nuclear possui complexos do poro estruturados que atravessam

as duas membranas nucleares, estabelecendo uma comunicação direta entre

os ambientes citossólico e nuclear.

• A estrutura de cada poro é formada por três anéis (citoplasmático, mediano

e nuclear), longas fi brilas envolvidas com o reconhecimento das moléculas que

poderão atravessar o poro e outros fi lamentos que se prendem ao anel distal,

formando a cesta nuclear.

• Os complexos do poro mantêm abertas passagens diretas entre os ambientes

citoplasmático e nuclear. Existem mecanismos de transporte especializados,

tanto para promover a passagem de moléculas maiores do que o poro quanto

para barrar a passagem de moléculas menores.

• A seqüência de localização nuclear (NLS) corresponde à menor seqüência de

aminoácidos necessária e sufi ciente para a entrada no núcleo. Entretanto, em cada

proteína nuclear, há variações na seqüência e esta não está na ponta da cadeia.

• Proteínas de localização citoplasmática, como a actina, possuem uma

seqüência de exclusão nuclear (NES).

• As proteínas atravessam o complexo do poro em sua conformação nativa.

Os mesmos poros são utilizados para a entrada de proteínas e a saída de RNA.

• A entrada de proteínas no núcleo e também a saída de RNA dependem

de GTP e de sua associação com co-fatores – as carioferinas e as Ran – que

respectivamente ligam e hidrolisam o GTP.

• Durante a mitose, a fosforilação de laminas e proteínas do complexo do poro

leva ao desmonte do envoltório nuclear: as laminas