dimarts, 11 de desembre de 2007

Un puzle en el interior de la célula

Una intrincada técnica, basada en combinaciones matemáticas y análisis biomoleculares, ha permitido a científicos estadounidenses desentrañar la estructura de las puertas de entrada al núcleo de la célula. Sorprendentemente, el resultado es de una extrema sencillez.
Las 'compuertas' que regulan la entrada y salida de moléculas en el núcleo celular (los llamados 'complejos de los poros nucleares') eran hasta el momento un puzle sin resolver. Se conocían diferentes piezas (detalles de proteínas concretas, su morfología global) pero no se había conseguido organizar la imagen total y precisa de esta estructura. El último número de la revista 'Nature' publica finalmente esta arquitectura.

Los autores, procedentes de varias universidades estadounidenses, abordaron este reto como si de un puzle se tratara: considerando cada pieza y descartando aquellas que no encajaban. "En su caso, las piezas eran proteínas y las limitaciones físicas eran de naturaleza bioquímica y morfológica, y los ordenadores exploraron la colocación de cada proteína en una solución única", explica el comentario que acompaña a los dos artículos de 'Nature', en los que se explica la metodología y los hallazgos, respectivamente.
Es decir, que en primer lugar los investigadores analizaron las piezas de que disponían: 465 proteínas, de 30 tipos diferentes. A continuación, trasladaron estos datos a las posibles limitaciones espaciales (bien, "esta pieza no puede encajar aquí" o bien "esta molécula no puede colocarse junto a esta otra"). Mediante un modelo matemático, se asignaba una puntuación a las diferentes combinaciones.
"Tras miles de ensayos, las estructuras con mejor puntuación se superpusieron para producir un mapa con la localización de cada componente", relata el comentario que acompaña al trabajo. Finalmente, los autores analizaron el cuadro resultante para ver si encajaba con lo que hasta ahora se sabía de estos complejos celulares.
Columnas, rayos y anillos
El resultado es una suerte de rosquilla multicolor (embebida en la membrana nuclear, dentro de los poros) en la que quedan ubicados los diferentes componentes de este complejo. Las proteínas forman un andamio que cubre la membrana nuclear, con un gran número de proteínas en su cara interna. Pese a su tamaño, "sólo consiste en unos cuantos módulos estructurales que recuerdan unos a otros", explican los autores.
Lo más "llamativo", según sus propias palabras, es que este andamiaje está formado por pilares repetitivos. Hasta ahora se sabía que los poros nucleares están compuestos de ocho 'rayos' o pilares, rodeando un tubo central (como si de un cilindro se tratase). Los autores se han encontrado ahora con una asombrosa simetría dentro de estos rayos: cada uno se compone de dos columnas simétricas, es decir, que los poros estarían formados por 16 columnas emparejadas. Este hallazgo da pistas sobre cómo pudo haber evolucionado de esta estructura.
Asimismo, la estructura también contiene varios anillos internos y externos que conforman un andamiaje central que, según los autores, "probablemente tenga un papel clave para mantener la estabilidad de la membrana nuclear". La mayoría de las proteínas estructurales (bastante escasas, teniendo en cuenta la complejidad y tamaño del poro) se encuentran en la superficie de estos anillos.
Las responsables del tráfico a través de estas compuertas (nucleoporinas) también se organizan de un modo bastante simple: "desordenadas nubes de filamentos que rellenan el canal central y las zonas próximas de la membrana, proyectándose al nucleoplasma y el citoplasma. Estas nubes actúan como una barrera selectiva para regular el tráfico", aclaran los autores.
Columnas, rayos, anillos... "Como resultado, uno puede considerar que el complejo del poro nuclear está hecho de sólo unos cuantos módulos estructurales, cada uno formado de sólo dos o cuatro proteínas. Estos módulos recuerdan unos a otros, tanto por estar compuestos por proteínas homólogas como por su similar disposición", resumen los investigadores.
Utilidad
Aunque estos hallazgos se han realizado en células procedentes de la levadura 'Saccharomyces cerevisiae', los autores creen que "la arquitectura global aquí descrita está altamente conservada entre los [organismos] eucariotas" (es decir, los seres complejos cuyas células tienen núcleo), incluido el ser humano.
Ahora, los investigadores aconsejan que se indague más en los mecanismos de transporte, la evolución de estas estructuras... "Dado que nuestro método para determinar la estructura puede incorporar esta información, prevemos un progreso continuado para describir la fina arquitectura de los 'complejos de los poros nucleares'", resumen.
Además, confían en que su método sirva para estudiar otros tipos celulares. Estudiar los poros nucleares resulta de sumo interés, tanto por su tamaño (es uno de los mayores complejos macromoleculares de la célula) como por la flexibilidad de sus componentes. "Así que encapsula muchos de los obstáculos que nos encontraremos en el detallado examen estructural de otros complejos macromoleculares", explican los investigadores.