Membrana Nuclear: Características, Funções e Composição

A membrana nuclear, envelope nuclear ou cariotec, é uma membrana biológica, formada por uma bicamada de natureza lipídica que envolve o material genético das células eucarióticas .

É uma estrutura bastante complexa e equipada com um sistema de regulação preciso, composto por duas bicamadas: uma interna e uma externa. O espaço que permanece entre as duas membranas é chamado de espaço perinuclear e tem aproximadamente 20 a 40 nanômetros de largura.

Membrana Nuclear: Características, Funções e Composição 1

Imagem via: unamenlinea.unam.mx

A membrana externa forma um continuum com o retículo endoplasmático . Por esse motivo, possui ribossomos ancorados em sua estrutura.

A membrana é caracterizada pela presença de poros nucleares que mediam o tráfego de substâncias do interior do núcleo para o citoplasma da célula e vice-versa.

A passagem de moléculas entre esses dois compartimentos é bastante cheia. Os ARN e ribossomais subunidades devem ser constantemente transferido a partir do núcleo para o citoplasma , ao passo que as histonas, de polimerase de ADN , polimerase de ARN e outras necessárias para a actividade das substâncias de núcleo tem de ser importado a partir do citoplasma para o núcleo.

A membrana nuclear contém um número significativo de proteínas envolvidas na organização da cromatina e também na regulação dos genes.

Características gerais

Membrana Nuclear: Características, Funções e Composição 2

Fonte Coutinho HD, Falcão-Silva VS, Fernandes Gonçalves G, Batista da Nóbrega R [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)], via Wikimedia Commons

A membrana nuclear é uma das características distintivas mais importantes das células eucarióticas. É uma membrana dupla biológica altamente organizada, que encerra o material genético nuclear da célula – o nucleoplasma .

No interior, encontramos a cromatina, uma substância formada pelo DNA, ligada a várias proteínas, principalmente histonas, que permitem sua efetiva embalagem. É dividido em eucromatina e heterocromatina.

Imagens obtidas por microcópia eletrônica revelam que a membrana externa forma um continuum com o retículo endoplasmático, e também possui ribossomos ancorados na membrana. Da mesma forma, o espaço perinuclear forma um continuum com o lúmen do retículo endoplasmático.

Ancorados no lado do nucleoplasma na membrana interna, encontramos uma estrutura em forma de folha formada por filamentos de proteínas chamados “folha nuclear”.

A membrana central é perfurada por uma série de poros que permitem o tráfego regulado de substâncias entre comportamentos nucleares e citoplasmáticos. Nos mamíferos, por exemplo, estima-se que haja em média cerca de 3000 ou 4000 poros.

Existem massas de cromatinas muito compactas que são ligadas à membrana interna do envelope, com exceção das áreas onde existem poros.

Função

A função mais intuitiva da membrana nuclear é manter uma separação entre o nucleoplasma – o conteúdo do núcleo – e o citoplasma da célula.

Dessa maneira, o DNA é mantido seguro e isolado das reações químicas que ocorrem no citoplasma e pode afetar o material genético de maneira negativa.

Essa barreira concede separação física a processos nucleares, como transcrição, e processos citoplasmáticos, como tradução.

O transporte seletivo de macromoléculas entre o interior do núcleo e o citoplasma ocorre graças à presença de poros nucleares e permite a regulação da expressão gênica. Por exemplo, em termos de emenda de mensageiro pré-RNA e degradação de mensageiros maduros.

Um dos elementos-chave é a lâmina nuclear. Isso ajuda a apoiar o núcleo, além de fornecer um local de ancoragem para as fibras da cromatina.

Em conclusão, a membrana do núcleo não é uma barreira passiva ou estática. Isso contribui para a organização da cromatina, para a expressão de genes, para a ancoragem do núcleo no citoesqueleto, para os processos de divisão celular e, possivelmente, para ter outras funções.

Treinamento

Durante os processos de divisão do núcleo, é necessária a formação de um novo envelope nuclear, pois, eventualmente, a membrana desaparece.

É formado a partir de componentes vesiculares do retículo endoplasmático rugoso. Nesse processo, os microtúbulos e os motores das células do citoesqueleto participam ativamente .

Composição:

O envelope nuclear é formado por duas bicamadas lipídicas formadas por fosfolipídios típicos, com várias proteínas integrais. O espaço que existe entre as duas membranas é chamado de espaço intramembranar ou perinuclear, que continua com a luz do retículo endoplasmático .

No lado interno da membrana nuclear interna, existe uma camada distinta formada por filamentos intermediários, denominados lâmina nuclear, ligados às proteínas da membrana interna por meio da heterocromarina H.

O envelope nuclear possui numerosos poros nucleares, que contêm os complexos de poros nucleares. Estas são estruturas em forma de cilindro compostas por 30 nucleoporinas (elas serão descritas em profundidade posteriormente). Com um diâmetro central de cerca de 125 nanômetros.

Proteínas da membrana nuclear

Apesar da continuidade com o retículo, as membranas externa e interna possuem um grupo de proteínas específicas que não são encontradas no retículo endoplasmático. Os mais proeminentes são os seguintes:

Nucleotorinas

Entre essas proteínas específicas da membrana nuclear, temos nucleoporinas (também conhecidas na literatura como Nups). Estes formam uma estrutura chamada complexo de poros nucleares, que consiste em uma série de canais aquosos que permitem a troca bidirecional de proteínas, RNA e outras moléculas.

Em outras palavras, as nucleoporinas funcionam como uma espécie de “portas” moleculares que, de maneira muito seletiva, mediam a passagem de várias moléculas.

O interior hidrofóbico do canal exclui certas macromoléculas, dependendo do tamanho e do nível de polaridade. Moléculas pequenas, aproximadamente inferiores a 40 kDa, ou hidrofóbicas, podem se difundir passivamente através do complexo poroso.

Em contraste, moléculas polares maiores precisam de um transportador nuclear para entrar no núcleo.

Transporte através do complexo de poros nucleares

O transporte por esses complexos é bastante eficaz. Cerca de 100 moléculas de histona por minuto podem passar através de um único poro.

A proteína que deve ser levada ao núcleo deve se ligar à importina alfa. A importação beta fixa esse complexo em um anel externo. Assim, a alfa-importina associada à proteína consegue passar através do complexo poroso. Finalmente, a importina beta se dissocia do sistema no citoplasma e a importina alfa já se dissocia dentro do núcleo.

Proteínas da membrana interna

Outra série de proteínas é específica da membrana interna. No entanto, a maioria deste grupo de quase 60 proteínas de membrana integrais não foi caracterizada, embora tenha sido estabelecido que elas interagem com a lâmina e com a cromatina.

Há evidências crescentes que suportam funções diversas e essenciais para a membrana nuclear interna. Parece desempenhar um papel na organização da cromatina, na expressão de genes e no metabolismo do material genético.

De fato, verificou-se que a localização e a função errônea das proteínas que compõem a membrana interna estão ligadas a um elevado número de doenças em humanos.

Proteínas da membrana externa

A terceira classe de proteínas específicas da membrana nuclear reside na porção externa da referida estrutura. É um grupo muito heterogêneo de proteínas integrais da membrana que compartilham um domínio comum chamado KASH.

As proteínas encontradas na região externa formam uma espécie de “ponte” com as proteínas da membrana nuclear interna.

Essas conexões físicas entre o citoesqueleto e a cromatina parecem ser relevantes para os mecanismos de transcrição, replicação e reparo do DNA.

Proteínas da lâmina

O grupo final de proteínas da membrana nuclear é constituído por proteínas da folha, uma treliça formada por filamentos intermediários que são compostos por folhas do tipo A e B. A folha tem 30 a 100 nanômetros de espessura.

A lâmina é uma estrutura crucial que dá estabilidade ao núcleo, particularmente em tecidos que estão em constante exposição a forças mecânicas, como é o caso dos tecidos musculares.

Semelhante às proteínas internas da membrana nuclear, as mutações na lâmina estão intimamente relacionadas a um grande número de doenças humanas muito diversas.

Além disso, mais e mais evidências são encontradas que relacionam a lâmina nuclear ao envelhecimento. Tudo isso destaca a importância das proteínas da membrana nuclear no funcionamento geral da célula.

Membrana nuclear em plantas

No reino vegetal, o envelope nuclear é um sistema de membrana muito importante, embora tenha sido pouco estudado. Embora não exista conhecimento exato das proteínas que compõem a membrana nuclear nas plantas superiores, certas diferenças foram identificadas com o restante dos reinos.

As plantas não possuem seqüências homólogas às placas e, em vez dos centrossomas, é a membrana nuclear que atua como o centro organizador dos microtúbulos .

Por esse motivo, o estudo das interações do envelope nuclear em plantas com os elementos do citoesqueleto é um assunto relevante de estudo.

Referências

  1. Alberts, B. & Bray, D. (2006).Introdução à biologia celular . Pan-American Medical Ed.
  2. Eynard, AR, Valentich, MA, e Rovasio, RA (2008).Histologia e embriologia do ser humano: bases celulares e moleculares . Pan-American Medical Ed.
  3. Hetzer MW (2010). O envelope nuclearPerspectivas de Cold Spring Harbor em biologia , 2 (3), a000539.
  4. Meier, I. (2008). Organização funcional do núcleo da planta. Springer
  5. Ross, MH e Pawlina, W. (2006).Histologia . Lippincott Williams e Wilkins.
  6. Welsch, U., e Sobotta, J. (2008).Histologia . Pan-American Medical Ed.
  7. Young, B., Woodford, P., & O’Dowd, G. (Eds.). (2014).Wheater Histologia funcional: texto e atlas em cores . Elsevier Ciências da Saúde.

Deixe um comentário

Este site usa cookies para lhe proporcionar a melhor experiência de usuário. política de cookies, clique no link para obter mais informações.

ACEPTAR
Aviso de cookies