Aula 04 - Transporte núcleo-citoplasma

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 
\ufb01 nal do processo, já nas células-\ufb01 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 a\ufb01 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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LA
 
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LO
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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 \ufb01 nal do processo.
REORGANIZANDO O ENVOLTÓRIO NUCLEAR
Ao \ufb01 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 a\ufb01 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-\ufb01 lhas porque têm 
a\ufb01 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 \ufb01 lamentos intermediários quando são fosforilados, 
despolimerizam. As laminas do tipo A \ufb01 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
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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 a\ufb01 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-\ufb01 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-\ufb01 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 \ufb01 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 \ufb01 cam dispersas no citoplasma durante essa fase, mas são 
capazes de reentrar no núcleo (de uma das células-\ufb01 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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LA
 
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R E S U M O
\u2022 O envoltório nuclear é formado por duas membranas concêntricas separadas 
pelo espaço perinuclear e sustentadas no lado nuclear pela lâmina nuclear.
\u2022 Os \ufb01 lamentos da lâmina são formados por proteínas chamadas laminas. 
As laminas têm um papel importante na manutenção da forma 
e do tamanho do núcleo.
\u2022 O envoltório nuclear possui complexos do poro estruturados que atravessam 
as duas membranas nucleares, estabelecendo uma comunicação direta entre 
os ambientes citossólico e nuclear.
\u2022 A estrutura de cada poro é formada por três anéis (citoplasmático, mediano 
e nuclear), longas \ufb01 brilas envolvidas com o reconhecimento das moléculas que 
poderão atravessar o poro e outros \ufb01 lamentos que se prendem ao anel distal, 
formando a cesta nuclear.
\u2022 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.
\u2022 A seqüência de localização nuclear (NLS) corresponde à menor seqüência de 
aminoácidos necessária e su\ufb01 ciente para a entrada no núcleo. Entretanto, em cada 
proteína nuclear, há variações na seqüência e esta não está na ponta da cadeia.
\u2022 Proteínas de localização citoplasmática, como a actina, possuem uma 
seqüência de exclusão nuclear (NES).
\u2022 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.
\u2022 A entrada de proteínas no núcleo e também a saída de RNA dependem 
de GTP e de sua associação com co-fatores \u2013 as carioferinas e as Ran \u2013 que 
respectivamente ligam e hidrolisam o GTP.
\u2022 Durante a mitose, a fosforilação de laminas e proteínas do complexo do poro 
leva ao desmonte do envoltório nuclear: as laminas