Los investigadores filman un proceso vital fundamental
El estudio proporciona una visión más detallada de la formación de los ribosomas
Todas las proteínas de una célula se ensamblan mediante complicadas máquinas moleculares. Los precursores de estos ribosomas se producen en el núcleo celular y luego entran en la célula a través de los llamados poros nucleares. Investigadores de la Universidad de Bonn y la ETH de Zúrich han filmado por primera vez este proceso fundamental en células vivas. Sus experimentos mejoran la comprensión de cómo se crean los ribosomas. El estudio se publica en la revista Nature Communications.
Una subunidad pre-60S (rojo) pasa a través de un poro nuclear: - Los "tapones de gel" están marcados en verde, la trayectoria de la subunidad en amarillo.
© Dr. Jan Ruland, AG Kubitscheck/Uni Bonn
El núcleo celular es una especie de bóveda: se encuentra en la célula y guarda el ADN, que contiene las instrucciones de construcción de todas las proteínas de la célula. Cuando la célula necesita una proteína para una tarea específica, pide una transcripción del segmento de ADN correspondiente en el núcleo. Esta copia sale del núcleo y llega a los ribosomas, complejas máquinas moleculares. Éstas trabajan paso a paso con las instrucciones para producir la proteína deseada.
Esto significa que la gran mayoría de las moléculas celulares se producen fuera del núcleo. Sin embargo, esto no se aplica a los propios ribosomas: Sus numerosos componentes ya están ensamblados en gran medida dentro del núcleo. Esto da lugar a la formación de dos grandes complejos moleculares, las subunidades pre-60S y pre-40S. Ambas pasan a través de los poros nucleares a la célula, donde se ensamblan en un último paso para formar el ribosoma.
El equipo de la Universidad de Bonn y la ETH de Zúrich ha filmado ahora exactamente cómo se produce la exportación de la subunidad pre-60S más grande. "Para ello, hemos teñido los poros nucleares con un colorante verde y la unidad pre-60S en rojo", explica el Prof. Dr. Ulrich Kubitscheck, del Instituto de Química Física y Teórica de la Universidad de Bonn. El registro en sí se realizó con la ayuda de un microscopio especial, que los investigadores también habían modificado específicamente para este fin.
Tapones de gel como tapones de poros
"De este modo, hemos conseguido por primera vez en todo el mundo captar el paso de componentes individuales del ribosoma a través de un poro en tiempo real", afirma el autor principal del estudio, el Dr. Jan Ruland, que se doctoró en el grupo de investigación de Kubitscheck. Esto es todo menos trivial: el núcleo de las células humanas está prácticamente cubierto de varios miles de poros. Cada uno de ellos tiene un diámetro de sólo una diezmilésima de milímetro. El éxito se basa en los avances de la tecnología de microscopía, pero también en más de diez años de trabajo de investigación en los que los investigadores han optimizado continuamente su método.
El transporte a través de los poros es un proceso complejo: Están sellados con un tipo de gel que normalmente impide el paso de moléculas más grandes. Las subunidades de los ribosomas son enormes; sin ayudantes, no podrían salir del núcleo. Por ello, se rodean de ciertas moléculas, los receptores de exportación. Esto les permite "nadar a través" del tapón de gel, por así decirlo. "En el exterior de cada poro se encuentra una pinza proteica que saca la unidad de ribosoma", explica el Dr. Jan Peter Siebrasse, colega de Kubitscheck.
El paso sólo dura 25 milisegundos
Este paso parece ser el "cuello de botella" del proceso de transporte. "Pudimos demostrar que las unidades pre-60S se amontonan exactamente en el punto en el que la pinza de la proteína llega al poro", dice Siebrasse, que, al igual que Kubitscheck, es miembro del Área de Investigación Transdisciplinaria "Bloques de Construcción de la Materia e Interacciones Fundamentales" (TRA Matter). No obstante, la exportación procede con relativa rapidez: los participantes en el estudio estiman que pueden pasar entre 35 y 50 subunidades por segundo a través de un solo poro.
Pero la evaluación de las películas también muestra que la exportación no siempre funciona. Sólo en uno de cada tres casos en los que una unidad pre-60S entró en contacto con un poro, salió realmente del núcleo. En el resto de los casos, sin embargo, el proceso fue abortado - posiblemente porque otras moléculas estaban siendo transportadas fuera del núcleo al mismo tiempo, especula Kubitscheck.
El estudio proporciona una visión más detallada de la formación de los ribosomas. Además, el método también es adecuado para investigar otros procesos de transporte. "Hemos agotado prácticamente las posibilidades técnicas actuales", afirma Kubitscheck. "No en vano los revisores han calificado nuestro estudio como una referencia de la que esperamos que otros grupos puedan beneficiarse".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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