El ARN, el poro nuclear y las bodas de plata

25 años después de una boda, si la pareja sigue siendo una pareja, se suelen celebrar las bodas de plata. En algunos casos se limita a un comentario en casa y poco más, mientras que en otros se repite la celebración y por todo lo alto, que no deja de ser una oportunidad más para una comilona, y no hay que desperdiciarla. A ver que tiene que ver esto con el poro nuclear…

Una de las cosas que ocurre a veces en dichas celebraciones es que alguien empieza a contar y se descubre algo que durante años había pasado desapercibido. Cuando resulta que el hijo mayor del matrimonio cumple 25 a los seis meses de dicha fiesta. ¿Muy prematuro para haber sido concebido la noche de bodas? Nunca lo sabremos. Pero lo que sí sabemos es que probablemente esa noche hubo intercambio de material genético, concretamente del padre a la madre, y que quizá, si realmente el hijo era tan prematuro, ocurrió el ya famoso baile de los cromosomas. Yo hoy voy a hablar de 25 años y de intercambio de ácido nucleico, pero en un contexto completamente diferente. Aunque a algunos esto les va a sonar muy a intercambio de noche de bodas.

El ARN tiene que viajar para funcionar

En los últimos meses nos han repetido muchas veces que las vacunas de ARN llevan la secuencia de la proteína spike, que se genera en el citoplasma. En este caso insertamos directamente el ARN pero… ¿Qué pasa con nuestros genes? Porque el ADN está en el núcleo y las proteínas se generan en el citoplasma. Efectivamente, el ADN se transcribe a ARN dentro del núcleo, y ese ARN tiene que salir del núcleo al citoplasma. Una vez fuera, a ese ARN se le unen los ribosomas y se generan proteínas. Esto, obviamente en las células con núcleo, las eucariotas, porque en las procariotas sin núcleo la cosa es diferente.

Esa es la forma normal, el ARN tiene que salir del núcleo. Puntualmente, un ARN que está fuera vuelve a entrar, pero para entrar la cosa se pone más compleja. Ya no vale con las cosas que habitualmente tiene un ARN para decir que «esto tiene que salir». Necesita otras cosas para indicar «esto tiene que entrar». Si un ARN no tiene nada que indique que tiene que entrar al núcleo, no podrá entrar.

Antes de seguir con los detalles de la salida, vamos a hacer una mención especial a las proteínas. Las proteínas se generan fuera y algunas tienen que entrar… y volver a salir. Para ello, las proteínas llevan unas señales, unas secuencias concretas que permiten «cruzar la puerta». Sin una señal de importación, una proteína no entra en el núcleo. Puede llevarla ella o puede ir de cargo de otra, pero aquí o se enseña el pasaporte, o no hay forma.

Volviendo al ARN, y recordando eso de que no entra y sale lo que quiere, ahí nos queda claro que el ARN de las vacunas no va a entrar en el núcleo. Lo que va a hacer es, en cuanto se identifique que hay un ARN mensajero suelto por el citoplasma, mandar a los ribosomas a generar la proteína que codifican. Vale… ¿Y por qué hablábamos de 25 años?

Esquema tradicional de libro de texto del poro nuclear
Simplificación muy simple del poro (https://doi.org/10.7875/togopic.2020.205)

25 años del poro

El poro nuclear es la estructura que permite la entrada y salida de sustancias del núcleo de las células. Se calcula que en uno de nuestros núcleos hay unos 4000 poros. Y no es que sean simples agujeritos como se daba a entender en muchos libros de biología. Son estructuras complejas, muy complejas, que permiten controlar que entra y sale sin que se cuele nada que no deba.

Las moléculas muy pequeñas pueden entrar por difusión, para ellas sí actúa como un agujero, pero si alcanzan un tamaño mínimo ya se pide ese «pasaporte de entrada». Y para ello más de 30 proteínas diferentes forman ese poro, y cada uno puede tener un total de más de 1000 proteínas. Todas ellas se organizan en anillos con ocho partes (simetría que es muy útil para su estudio), y la parte interna y la externa son diferentes. La parte interior del poro se describió como una cesta, que recogía las macromoléculas de un lado y las soltaba en el otro, de una forma similar a la red de una canasta de baloncesto. Y esto, empezó a estudiarse de una forma decente hace unos 25 años.

Hemos hecho camino, pero queda mucho más

He elegido 25 años porque considero que en ese momento se puede hablar de la explosión de estudios del poro nuclear, aunque ya se conocía su existencia. Fue a finales de los 90 cuando se empezó a estudiar la función de diferentes proteínas, y durante los 20 años siguientes se fue afinando la posición de cada proteína, el papel de otras que se asociaban puntualmente, las señales identificadas en cada caso, etc. Pero sin duda, en la última década hemos tenido el gran despegue de la resolución gracias a la microscopía electrónica, ya que hemos podido ver con mucho más detalle estas estructuras.

Aunque muchos habréis visto imágenes de estructuras detalladas de poros nucleares, de sus nucleoporinas, la realidad es que esas imágenes son recientes. Hasta hace relativamente poco, lo que dibujábamos eran ocho bolitas y poco más. Poco a poco, hemos empezado a poner las proteínas en su sitio, pero todavía no tenemos una única estructura del complejo del poro nuclear humano con una resolución realmente alta: lo que tenemos son estructuras parciales con muy buena resolución de algunas partes, y con ello generamos una composición.

¿Y cómo se mueve el ARN fuera?

Esa es una buena pregunta. Especialmente en el último par de años hemos avanzado en esa parte, pero todavía tenemos unas cuantas preguntas en el aire. Si ya conocíamos algunas proteínas implicadas en ese transporte (de esos estudios en los últimos 25 años), recientemente se han identificado más. También se ha visto cómo funcionan, más allá del típico «hace falta que estén ahí, pero no sabemos por qué». Ahora también sabemos un poco más sobre el papel de esa «cesta» para el movimiento del ARN mensajero, pero todavía tenemos muchísimas preguntas. Y ya si pensamos en otros tipos de ARN, entonces la cosa se nos va complicando.

Sí, tenemos una idea del proceso, pero nos faltan muchos detalles. Sabemos qué pasa y qué no puede pasar, porque llevamos más de 25 años intentando mover cosas de un lado a otro de la membrana del núcleo. Lo que estamos empezando a entender, a base de acumular datos y más datos es cómo ocurre. Y cuanto más lo estudiamos, más complejo son resulta ese complejo del poro nuclear.

Para leer más: The Structure of the Nuclear Pore Complex (An Update)

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