O transporte nuclear é o paso de substancias grandes a través da membrana nuclear da célula, entrando ou saíndo do núcleo, e os mecanismos que o impulsan. A entrada e saída de grandes moléculas do núcleo celular está estreitamente controlada polos complexos do poro nucleares. Aínda que as pequenas moléculas poden entrar no núcleo sen regulación,[1] as macromoléculas como o ARN e as proteínas requiren a asociación con factores de transporte chamados receptores de transporte nuclear, como as carioferinas denominadas importinas (para entrar no núcleo) e exportinas (para saír).[2][3]
As proteínas que deben ser importadas ao núcleo desde o citoplasma teñen na súa secuencia de aminoácidos un sinal de localización nuclear ao que se unen proteínas importinas. Un sinal de localización nuclear é unha curta secuencia de aminoácidos que actúa como unha etiqueta. Adoitan ser secuencias hidrófilas que conteñen residuos de lisina e arxinina, das cales se documentaron varias.[1] A capacidade das importinas e exportinas de transportar o seu cargamento está regulada por unha pequena proteína G chamada Ran.
As proteínas G son encimas GTPases que se unen a unha molécula chamada guanosín trifosfato (GTP), á cal hidrolizan para crear guanosín difosfato (GDP) e liberar enerxía. Os encimas Ran poden estar unidos a GTP ou a GDP. No seu estado unido a GTP, Ran pode unirse a importinas e exportinas. As importinas liberan o seu cargamento cando se unen a unha RanGTP, mentres qaue as exportinas deben unirse a unha RanGTP para formar un complexo ternario do seu cargamento a exportar. O estado unido a nucleótido predominante de Ran depende de se está localizado no núcleo (RanGTP) ou no citoplasma (RanGDP).
Igual que existe nas proteínas a importar un sinal de importación nuclear, tamén existen secuencias para a exportación nuclear. Diversas proteínas, o ARN de transferencia e as subunidades ribosómicas xa ensambladas no nucléolo son exportadas desde o núcleo ao citoplasma debido a que se asocian con exportinas, que se unen a estas secuencias. No caso dos ARNt, estes non teñen o sinal, pero asócianse de forma dependente da súa estrutura con exportinas especiais.
A exportación nuclear é o proceso inverso da importación; a exportina únese no núcleo ao cargamento e tamén á Ran-GTP e difunde a través do poro cara ao citoplasma, onde o complexo se disocia. A Ran-GTP únese á GAP (proteína activadora da GTPase) e hidroliza o GTP, e o complexo resultante Ran-GDP volve ao núcleo, onde intercambia o seu ligando unido por GTP. Por tanto, mentres que as importinas dependen de que RanGTP se disocie do seu cargamento, as exportinas necesitan RanGTP para unirse ao cargamento.[4]
Unha proteína exportadora de ARNm especializada traslada o ARNm maduro ao citoplasma despois de que se completa a súa modificación transcricional. Neste proceso de translocación interveñen varias proteínas, aínda que o mecanismo específico non se coñece aínda. Algúns xenes que se transcriben frecuentemente están localizados fisicamente preto dos poros nucleares para facilitar o proceso de transporte.[5]
A exportación do ARNt tamén depende de varias modificacións que sofre, que impiden a exportación de ARNt defectuoso que non funcione ben. Este mecanismo de control de calidade é importante debido ao papel fundamental do ARNt na tradución, onde intervén levando os novos aminoácidos que se van engadir á cadea peptídica en crecemento. O exportador de ARNt en vertebrados chámase exportina-t. A exportina-t únese directamente ao seu cargamento de ARNt no núcleo, un proceso promovido pola presenza de RanGTP. As mutacións que afectan a estrutura do ARNt inhiben a súa capacidade de unirse á exportina-t, e en consecuencia, de ser exportado, o que proporciona á célula outro paso de control de calidade.[6] Como se describiu antes, unha vez que o complexo cruzou a envoltura nuclear, disóciase e libera o seu cargamento de ARNt no citosol.
Moitas proteínas sábese que teñen tanto un sinal de localización nuclear coma un sinal de exportación nuclear e dese modo están pasando continuamente do núcleo ao citosol e viceversa. En certos casos, un destes pasos (sexa a importación ou a exportación) está regulado, a miúdo por modificación postraducional.
Esta lanzadeira de proteínas pode avaliarse usando un ensaio de fusión de heterocarion.[7]