O complexo de poros nucleares (NPC), uma enorme estrutura proteica que controla o movimento de moléculas para dentro e para fora do núcleo da célula, é um dos feitos mais impressionantes da arquitetura celular. Agora, pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Berkeley, descobriram novos detalhes sobre como o NPC funciona como um guardião, permitindo a passagem de algumas moléculas enquanto bloqueia outras.

As descobertas, publicadas na revista Nature em 19 de janeiro de 2022, fornecem informações sobre como o NPC ajuda a controlar a expressão genética, a replicação do DNA e outros processos celulares essenciais. Poderiam também conduzir a novos tratamentos para doenças causadas por defeitos no transporte nuclear, como certos tipos de cancro e doenças neurodegenerativas.

“O NPC é como uma cidade movimentada com tráfego molecular constante”, disse Michael Rout, professor de biologia molecular na UC Berkeley e investigador do Howard Hughes Medical Institute que liderou a equipe de pesquisa. “Descobrimos como um dos principais mecanismos regulatórios do NPC é controlado.”

O NPC é um complexo proteico que abrange o envelope nuclear, a membrana dupla que envolve o núcleo da célula. É composto por aproximadamente 30 proteínas diferentes, chamadas nucleoporinas, que se unem para formar uma estrutura de formato aproximadamente cilíndrico e com cerca de 100 nanômetros de diâmetro.

O NPC tem duas funções principais:permitir que certas moléculas passem pelo envelope nuclear e bloquear outras. As moléculas que podem passar pelo NPC incluem proteínas, ácidos nucléicos e pequenas moléculas, como íons. As moléculas bloqueadas incluem moléculas grandes, como vírus e agregados de proteínas.

Os pesquisadores usaram uma variedade de técnicas para estudar o NPC, incluindo microscopia crioeletrônica (crio-EM), o que lhes permitiu visualizar o NPC com detalhes sem precedentes. Eles descobriram que o NPC é regulado por um complexo proteico específico chamado ciclo RanGTPase. O ciclo RanGTPase é uma série de eventos moleculares que envolve a conversão de uma pequena proteína chamada Ran de uma forma que está ligada ao trifosfato de guanina (GTP) para uma forma que está ligada ao difosfato de guanina (GDP).

Os pesquisadores descobriram que o ciclo RanGTPase controla a abertura e o fechamento do NPC, regulando a atividade de uma proteína chamada Nup153. Nup153 é uma nucleoporina localizada no lado citoplasmático do NPC. Ele atua como um porteiro que bloqueia o movimento das moléculas através do NPC quando este está vinculado ao RanGDP. Quando o RanGTP está presente, o Nup153 é liberado do NPC, permitindo a passagem das moléculas.

“O ciclo RanGTPase é um regulador mestre do transporte nuclear”, disse Rout. “Nossas descobertas fornecem novos insights sobre como esse ciclo controla o NPC e como os defeitos no ciclo podem levar à doença”.