Los mecanismos que regulan la entrada selectiva de sustancias en el núcleo

El núcleo celular constituye una estructura indispensable para la protección del código genético que se encarga de la fabricación de proteínas (moléculas implicadas en casi todas las funciones celulares). Sin duda, el aislamiento del interior del núcleo es importante pero también lo es su comunicación con los orgánulos externos.

Los NPC son estructuras formadas por unas proteínas llamadas nucleoporinas que se autoensamblan, atraviesan la membrana nuclear y permiten el paso de moléculas de forma selectiva. Las pequeñas moléculas pasan fácilmente por estos poros mediante difusión, pero el transporte de sustancias voluminosas está rigurosamente regulado.

Existen nucleoproteínas especializadas que presentan secuencias repetidas de fenilalaninas (F) y glicinas (G) y desempeñan un papel importante en el transporte selectivo. Las moléculas voluminosas se unen a los receptores nucleares para el transporte nuclear (RNT) que, a su vez, se unen a los numerosos dominios FG presentes en las paredes de los NPC. El objetivo del proyecto NUCLEAR PORE (The nuclear pore permeability barrier – Physical concepts and a biosynthetic approach to understand and exploit the unique selectivity of a natural macromolecular sieve), financiado con fondos europeos, fue entender mejor la estructura supramolecular de la barrera de permeabilidad del poro nuclear y los mecanismos de transporte selectivo implicados.

Se emplearon técnicas avanzadas como la microbalanza de cristal de cuarzo y la elipsometría espectroscópica para el estudio del mecanismo de unión de los RNT a los dominios FG. Las películas ultrafinas de dominios FG tanto sintéticos como naturales y los modelos precisos de la barrera de permeabilidad permitieron evaluar los efectos de esta secuencia en el ensamblaje del dominio FG y la unión a los RNT.

Los resultados obtenidos demostraron una unión universal que no se lograba describir con los modelos de unión habituales y proporcionaron teorías para explicar el mecanismo del transporte nuclear y sus funciones. Tras comparar estos datos con los modelos informáticos, se descubrió que este comportamiento viene determinado por propiedades físicas genéricas de los dominios FG como su flexibilidad y confinamiento espacial, mientras que la heterogeneidad química y estructural no constituye un factor esencial.

Gracias a la información obtenida en NUCLEAR PORE se conocen mejor los mecanismos de activación del transporte selectivo, lo que facilita el estudio de algunos aspectos de los modelos propuestos. Dado que algunos virus logran atravesar la membrana nuclear uniéndose a los dominios FG, estos datos podrían tener una aplicación directa en el diseño de tratamientos contra las infecciones víricas.