O transporte de moléculas entre o citoplasma e o núcleo ocorre por meio de complexos de poros nucleares. Pequenas moléculas e íons podem passar livremente através dos poros, enquanto macromoléculas, como proteínas e RNA, requerem a presença de sinais específicos chamados sinais de localização nuclear para serem transportadas de forma direcionada. Esse transporte é mediado por proteínas de transporte nucleocitoplasmático. As proteínas de transporte reconhecem os sinais de localização nuclear nas macromoléculas e as ajudam a atravessar os poros nucleares. Uma vez no núcleo, as macromoléculas podem realizar suas funções específicas, como a transcrição do DNA em RNA. O transporte de moléculas do núcleo para o citoplasma segue um processo semelhante, com as macromoléculas sendo direcionadas para os poros nucleares e transportadas para o citoplasma por proteínas de transporte nucleocitoplasmático.
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