Sistema de endomembranas

NcleoLuis Felipe Segura Chvez

Funciones del ncleoSeparar el ADN del citoplasmaConservar y duplicar la informacin gentica del ADNAislar del citoplasma el proceso de replicacin Regular el trafico ncleo-citoplasmaEjecutar, dirigir y regular las actividades celulares a travs de la expresin gentica: protenas.Transcribir la informacin gentica en forma de ARNAislar del citoplasma el proceso de transcripcin del ADNSeparar la transcripcin de la traduccin.4EL NCLEOMEMBRANA NUCLEARNUCLOLOCROMATINANUCLEOPLASMALMINA NUCLEARSoporte para las reacciones de laESTABIILIDAD DEL ADN EXPRESIN GENICA funciones preserva regulase organiza enesta constituidaesta constituidoPOROS CISTERNAS NUCLEARESADN DEL CITOPLASMA separaTRADUCCIN separa de laTRANSCRIPCIN ejecutaREPLICACIN aslaTRFICO NUCLEO - CITOPLASMA regulaMembrana nuclearFuncin: Regular el ingreso y salida de sustanciasConstituida por:Doble membrana + luz = cisterna nuclearLamina nuclearPoros nucleares

Lmina nuclearFuncin: Mantenimiento y estabilidad de la membrana nuclearOrganizar la cromatina, los complejos nucleares de poro.Organiza las protenas de la envoltura nuclear

Lamina nuclearComplejos nucleares de poro(NPC); Protenas de la envoltura nuclear (prpura), factores de transcripcin (rosa). Protenas de la envoltura nuclear: Nesprin, Emerin, Protenas asociadas a la lmina 1 y 2 (LAP1 y LAP2), el receptor lamin B (LBR) y man1. Los factores de transcripcin que se unen a la lmina incluyen el regulador transcripcional retinoblastoma (RB), de clulas germinales-less (GCL), protena de enlace al elemento de respuesta al esterol (SREBP1). Barrera al factor autointegration (BAF)

La lamina nuclear sirve para organizar la cromatinaComplejo de Poro NuclearFuncin: Regula el ingreso de sustancias al ncleo y salida de sustancias al citoplasma

Complejo de poro nuclear (CPN)El nmero de CPN es variable, incrementndose si aumenta la actividad celular. En una clula de mamfero hay entre 3000 a 4000 complejos de poro.Protenas fibrilares fijas al anillo interno y externo. A lo largo de estas fibrillas se ubican nucleoporinas que intervienen en el transporte de sustancias a travs del poro.Un anillo externo, formado por 8 unidades proteicasUn anillo interno, formado por 8 unidades proteicas 8 columnas proteicas, forman las paredes laterales del poroProtenas de anclaje fijan cada columna al espacio perinuclear.Protenas radiales que se proyectan hacia la luz del poro (a manera de diafragma)

Protena radialEstructura del complejo del poro nuclearLas columnas del CPN forman 2 anillos:un anillo citoplasmtico y un anillo nuclear. stos anillos se encuentran relacionados por Nucleoprotenas (Nups)

Del anillo nuclear se proyectan 8 filamentos que se unen a un anillo distal proteico, formando la canastilla nuclear hacia el nucleoplasmaDel anillo citoplasmtico se proyectan 8 filamentos de carcter proteico hacia el citoplasma

En el interior de la rueda se ubican las regiones ricas en fenilalanina-glicina(FG) formando un hidrogel hidrofbicoTrafico Ncleo citoplasma

La importacin y la exportacin de molculas a travs del CPN es realizada por carioportinas (kap) : Importinas y , o Exportinas que reconocen las seales NLS o NES, respectivamenteNSLProtNSLProtRan

Ran es una GTPasaRan es una protena RAs relacionada al Ncleo.(El nombre Ras es una abreviacin de sarcoma de rata, donde fue descubierta)Ran es esencial para la translocacin de las protenas y del ARN a travs del CPN

GTPGDPRanGDP es convertido en RanGTP a travs de la accin de RanGEF (Ran-Factor de intercambio de nucletidos de guanina). (RanGEF = RCC1 = Regulador de la condensacin del cromosoma 1)

RanGEFRanGEFRanBP1 y Ran BP2:Protena de unin al Ran(Nucleoporina) RanGAP: Protena activadora de la accin GTPasa de la RanLa Ran GTP activada cataliza la conversin de RanGTP a RanGDP

Ran-GDPNES: Seal de exportacin nuclear

NLS: Seal de localizacin nuclearRanGAP is attached to the cytoplasmic side of the nuclear pore complex via interaction with the nucleoporin RanBP2 (Ran binding protein).There is a gradient of the protein itself, with a higher concentration of Ran in the nucleus than in the cytoplasm.Cytoplasmic RanGDP is imported into the nucleus by the small protein NTF2 (Nuclear Transport Factor 2), where RCC1 can then catalyze exchange of GTP for GDP on Ran

Protenas(para ensamblar ribosomas) Factores de transcripcin Factores de empalme (para la maduracin de ribosomas) Subunidades ribosomalesARN mARN tFactores de transcripcin Molculas importadas al ncleoMolculas exportadas del ncleoNESNLSNLS: Seal de localizacin nuclearNES: Seal de exportacin nuclearCROMATINA Y EXPRESIN GENTICAADNARNProtenaTRANSCRIPCINTRADUCCINPLEGAMIENTOADN eucariotaADN de secuencia nicaADN de secuencia repetitiva(2- 500 pb)70%30%+ 106- 106MuyRepetitivaModeradamente repetitivoLINEsSINEsSecuencias repetidas a intervalosLargos : 6000 7000 pbCortos: 70 300 pb2- 6 pbSecuencia microsatliteLa molcula de ADN del cromosoma humano ms pequeo contiene 50 x 106pares de nucletidos (1.7 cm con la molcula extendida)La molcula de ADN del cromosoma humano ms largo contiene 250 x 106pares de nucletidos ( 8.5 cm con la molcula extendida)En el ncleo no existe una madeja enredada de cromatina correspondiente a cromosomas diferentes sino un espacio compartimentado.La cromatina de cada cromosoma ocupan lugares especficos dentro del ncleo. CromatinaConstituida por:ADNProtenas:HistonasNo Histonas:Enzimas:ADN TopoisomerasasARN polimerasaARN

ADNNucleosomaHistonas centrales:H2A, H2BH3H4Histona H1ARN PolimerasaADN TopoisomerasaCromatinaCromatinaHeterocromatinaEucromatinadensamente empacadalaxamente empacadainactivaactiva

CROMATINATIPO DE CROMATINAESTADO FSICOCAMBIO QUMICOTIPO DE GENESREPLICACINHeterocromatinaCondensadaMetiladaSilentesFase S tardaEucromatinaLaxaAcetiladaActivosFase S temprana

La cromatina se organiza en nucleosomasLos nucleosomas se organizan en solenoides Los solenoides se organizan en una serie de bucles (asas superenrolladas)

SAR (Scaffold associated regions) MAR (matrix attachement regions)

El examen de la cromatina en bandas claras y oscuras revela que ambos tipos de cromatina estn acomodados en bucles de distintos tamaos que se proyectan desde el andamiaje =Scaffold, El andamiaje est muy plegado en la heterocromatina, y es ms lineal en las eucromatina, formando bucles ms amplios. Las histonas de la eucromatina estn fuertemente acetiladas, lo que la hace ms accesible para la transcripcin de sus genes.

Histonas centralesAcetilarMetilarFosforilarRibosilarUbiquitilarSumoilacinHistonas AcetilarMetilarFosforilarRibosilarUbiquitilarSumoilacinActivar- DesactivarEnsamblaje de cromosomasEnsamblaje de cromosomasReparacin del ADNTranscripcin de genesActivar- DesactivarActivar- DesactivarDesactivarTranscripcin de genesTranscripcin de genesTranscripcin de genesADNEEIEIIIEIEIntrn ADN que codifica protenasADN no codificanteExnADN satliteORIOrigen de replicacinTelmerosCentrmeroDuplicacin del ADNnucleasaslos extremos del cromosomaSecuencias 170 nucletidos, repetidas miles de veces, originan elproteccin de las evita la fusin de necesario para Secuencia de nucletidos del ADN que contiene la informacin necesaria para la sntesis de protenas, ARNm, ARNr y ARNt.Un gen oscila entre 100 - 2000 000 de pares de basesGenGENSecuencia de nucletidos del ADN que contiene la informacin necesaria para la sntesis de protenas, ARNm, ARNr y ARNt.

ARNrHay una sola copia del gen que codifica la mayora de las protenas presentes en la clula Hay 2 procesos de amplificacin: A partir de un gen se pueden producir muchas molculas de ARNm y A partir de una molcula de ARNm se pueden producir(traducir) muchas protenas. Se pueden producir ms de 10 000 protenas por cada molcula de ARNm. En el ncleo, los genes activos tienden a estar separados de los inactivos. Los genes activos se encuentran ubicados centralmente, mientras que los silentes estn confinados prximos a la envoltura nuclear.

Los genes que codifican productos relacionados, aunque estn localizados en diferentes cromosomas, pueden estar ubicados prximos en el ncleo Por ejemplo, los cromosomas humanos 13, 14, 15, 21 y 22 estn agrupados para que los genes de los ARNr estn juntos y confinados en elnuclolo, el lugar donde se sintetizan, procesan y ensamblan los ARNr.

El nuclolo y LOS RIBOSOMASFunciones del nucloloSntesis, procesamiento del ARNrEnsamble de las subunidades ribosmicas

El nuclolo es un aglomerado de fibras de cromatina de distintos cromosomas. En el hombre, los pares 13, 14, 15, 21 y 22, aportan sectores de cromatina que forman el nuclolo.Estas cromatinas presentan constricciones secundarias denominadas organizadores nucleolares (NOR), donde estn los genes que codifican ARNr Las clulas humanas contienen unas 200 copias de sus genes para el precursor de los ARNr. Todos estas copias se agrupan formando el nuclolo.

Partes del nuclolo. El centro fibrilar: zona donde se encuentran las copias de los genes que codifican para el ARNr, El componente fibrilar denso: Zona donde se produce el transcrito primario del ARNr El componente granular: Zona donde se ensamblan las subunidades ribosmicas

La sntesis se realiza en la zona fibrilar del nuclolo a partir de la ARN pol I. Las secuencias 28S, 18S y 5,8S junto con ARNr 5S extranucleolar, se ensamblan a protenas importadas del citoplasma para conformar la subunidades ribosmicasLas subunidades ribosmicas en distintos estadios de ensamblaje, se localizan en la periferia del nuclolo, conformando la zona granularlas subunidades ribosmicas por separado son exportadas al citoplasma donde concluyen el ensamblaje de cada subunidad

nuclolo

citoplasma52NucloloARN espaciador18S28S ARN espaciador5,8SEEPP5 SSubunidad mayor60 SCitoplasma

Subunidad menor40 S

NcleoSubunidad mayor60 Scitoplasma

Subunidad menor40 S

ncleo

Todos los ARNr procariotas y eucariotas sufren modificaciones post-transcripcin.

La subunidad mayor contiene una depresin, en la cual se ajusta la subunidad menor.

El coeficiente de sedimentacin es una medida de la velocidad con el que una partcula sedimentan al ser ultracentrifugada.Se mide en unidades S de SvedbergEL NCLEOMEMBRANA NUCLEAREUCROMATINANUCLOLOCROMATINANUCLEOPLASMAHETEROCROMATINAlaxa (90%)Compacta (10%)TRANSCRIPCIN ACTIVA TRANSCRIPCIN INACTIVA LMINA NUCLEARESTRUCTURA NUCLEARmantener laSoporte para las reacciones de lase organiza enesta constituidaesta constituidoDOBLE MEMBRANAPOROS ESPACIO INTERMEMBRANACISTERNAS NUCLEARESconstituida porMEMBRANA EXTERNA MEMBRANA INTERNA TRANSPORTE CON EL CITOPLASMAregulan elPROTENAS RAN DIFUSIN SIMPLE ACTIVO SECUNDARIOSUBUNIDADES RIBOSMICAS ensambla lassignificasignificaARNr sntesis del ESTABIILIDAD DEL ADN EXPRESIN GENICA funciones preserva regulaADN DEL CITOPLASMA separaTRADUCCIN separa de laTRANSCRIPCIN ejecutaREPLICACIN aslaTRFICO NUCLEO - CITOPLASMA regula