¿Que es  un nucleolo?

El nucleolo es la estructura más destacada en el núcleo de una célula. Es el sitio de la  reproducción del ARN ribosomal (ARNr), el desarrollo previo del ARN y el ensamblaje de la subunidad del ribosoma. para mas informacion sobre el tema ir a

El nucleolo es una estructura dinámica que se reúne alrededor de los grupos de repeticiones del gen del ARNr durante la telofase tardía, persiste a lo largo de la interfase y luego se desensambla a medida que las células entran en la mitosis. Debido a la diferencia de densidad entre el nucleolo y el nucleoplasma circundante, es fácilmente visible en células vivas o fijas vistas por contraste de fase u ópticas de contraste de interferencia diferencial.

Gracias a la llegada de la tecnología de las proteínas fluorescentes, los nucleolos también pueden ser detectados mediante microscopía de fluorescencia en líneas celulares que expresan proteínas nucleolares marcadas con FP. Un ejemplo se muestra en el recuadro del panel superior izquierdo, en el que PP1γ, una proteína fosfatasa que se acumula en el nucleolo, está marcada con YFP y expresada de forma estable en células HeLa.

Estructura del nucleolo

Como todas las demás estructuras intranucleares, el nucleolo no está encerrado en una membrana, pero la combinación de su densidad única y su estructura robusta lo convierte en una de las estructuras subcelulares más convenientes para purificar. Así, cuando los núcleos de mamíferos son físicamente interrumpidos en una solución de baja concentración de sal, los nucleolos permanecen intactos incluso en condiciones que desintegran la mayoría de las demás estructuras subnucleares.

Por lo tanto, los núcleos pueden aislarse en forma esencialmente pura mediante centrifugación de núcleos sonoros a través de un cojín de densidad. Los nucleolos aislados están intactos, son similares en tamaño y morfología a los nucleolos de las células vivas e incluso retienen hasta cierto punto su actividad transcripcional.

Gracias a la capacidad de aislar grandes cantidades de nucleolos purificados, estudios recientes han analizado la composición de la proteína nucleolar en gran detalle utilizando técnicas proteómicas basadas en la espectrometría de masas (EM) de alto rendimiento. Por ejemplo, los estudios proteómicos iniciales de los nucleolos de HeLa reportaron la identificación de más de 400 proteínas.

Las mejoras continuas en los métodos de separación de proteínas antes de la EM y en la sensibilidad de la EM siguen ampliando el número de proteínas nucleolares identificadas. Una base de datos en línea que describe cerca de 700 proteínas humanas detectadas en nucleolos purificados está ahora disponible. También se ha identificado recientemente un proteoma del nucleolo Arabidopsis thaliana.

Un descubrimiento sorprendente de estos estudios proteómicos es que hasta un 30% de las proteínas nucleolares están codificadas por genes no caracterizados previamente. Esto sugiere que a pesar de la extensa investigación previa sobre el nucleolo que se extiende a lo largo de casi dos siglos, todavía hay mucho que aprender sobre su estructura y función.

Además, con la nueva disponibilidad de proteomas nucleolares humanos y vegetales, los estudios bioinformáticos ya han comenzado a revelar nuevos conocimientos sobre los motivos comunes encontrados en las proteínas nucleolares y la evolución de este organelo nuclear.

El examen del proteoma permite vislumbrar la complejidad funcional del nucleolo. Su papel central en la biogénesis de la subunidad del ribosoma es confirmado por la presencia de muchas proteínas involucradas en diferentes pasos en la transcripción del rARN, el procesamiento y la modificación del rARN, así como las proteínas grandes y pequeñas de la subunidad del ribosoma en sí. Sin embargo, también hay muchas proteínas que no tienen una relación obvia con estos procesos nucleolares “clásicos”.

Funciones y ciclo

Por ejemplo, muchas proteínas relacionadas con la regulación del ciclo celular, la reparación de daños en el ADN y el procesamiento previo al ARN se detectan en nucleolos aislados. Esto es consistente con la idea de que el nucleolo desempeña funciones adicionales más allá de la generación de subunidades ribosomales.

Ejemplos más recientes de actividades celulares relacionadas con el nucleolo incluyen la edición de ARN, la reparación de daños en el ADN, el metabolismo de los telómeros, el procesamiento de ARNt y la regulación de la estabilidad de las proteínas.

La estructura interna del nucleolo ha sido estudiada en detalle tanto por microscopía electrónica de transmisión como de barrido. Por ejemplo, el análisis de microscopía electrónica de barrido de emisiones de campo de nucleolos HeLa aislados proporciona una visión de alta resolución del contorno 3D de la superficie nucleolar y de la interfaz entre el nucleolo y el nucleoplasma.

La estructura interna del nucleolo se revela por microscopía electrónica de transmisión de secciones delgadas cortadas a través de los nucleolos. Basándose en la morfología revelada por dichas imágenes TEM, se han identificado tres subcompartimentos dentro del interior del nucleolo.

Estos incluyen los centros fibrilares, que están cercados por factores fibrilares espesos, y los complejos FC-DFC están incrustados en el componente granular.

Los experimentos de inmuno-EM muestran que muchas proteínas nucleolares se acumulan en uno o dos de estos subcompartimentos, lo que sugiere que cada uno de ellos tiene distintas composiciones y funciones proteicas.

Por ejemplo, la subunidad RNA polimerasa I RPA39 está predominantemente localizada en la FC, mientras que la fibrilarina, una proteína que está implicada en la ribosa 2′-O-metilación del rRNA, se acumula en el DFC, y la fosfoproteína nucleolar B23 se encuentra en el GC.

Recientemente se han establecido líneas celulares que expresan simultáneamente estas tres proteínas marcadas con diferentes proteínas fluorescentes. Esto permite que el montaje y desmontaje de cada compartimento subnuclear sea analizado en células vivas durante la mitosis mediante microscopía de luz de alta resolución.

localizacion del nucleolo

Datos recientes también han revelado que algunos factores en los nucleolos están localizados en regiones subnucleares que no se correlacionan precisamente con ninguno de los tres subcompartimentos bien conocidos, lo que sugiere que el nucleolo es más complejo que una suma de FCs, DFCs y el GC.

El nucleolo es una estructura en la que se realizan y coordinan las interacciones y translocaciones de un gran número de proteínas y ARNs. Durante la biogénesis de la subunidad del ribosoma, las transcripciones de pre-ARN son transcritas por la ARN polimerasa I de los grupos repetidos de genes de ARNr. Este proceso se demuestra vívidamente cuando las células eucariotas se hinchan y se esparcen en una solución alcalina e hipotónica en presencia de detergente.

Bajo estas condiciones, las repeticiones de rDNA se extienden completamente y, a lo largo de este eje central del ADN, se pueden ver nacientes transcripciones de rRNA en crecimiento que emergen de cada unidad de rDNA. A medida que la transcripción avanza desde el punto de iniciación, las transcripciones de ARNr se hacen cada vez más largas, resultando en un modelo de “árbol de Navidad”. No está claro cómo se ensambla esta compleja estructura en el nucleolo.

El inicio de la transcripción probablemente ocurre dentro de los FCs o en el límite FC-DFC. Las transcripciones de pre-ARN resultantes emergen en la región DFC, donde son divididas y modificadas por los pequeños RNP nucleolares y otras enzimas de procesamiento. Los rRNAs también inician la vía de ensamblaje con proteínas ribosomales en el DFC y continúan esto a medida que pasan a través del GC y son exportados al citoplasma.

El movimiento secuencial del rRNA a través de los subcompartimentos FC, DFC y GC puede demostrarse cuando las células se etiquetan con un pulso corto de nucleótido halogenado, lo que revela una ola de rRNA naciente que se extiende desde los complejos FC-DFC a las regiones GC.

A pesar de los grandes avances de los últimos años, aún quedan muchas preguntas importantes por responder sobre el nucleolo. Por ejemplo, todavía no está claro qué componentes proporcionan la integridad estructural del nucleolo.

Tampoco se sabe cómo se regula el ensamblaje y desensamblaje nucleolar durante la mitosis, y queda mucho por aprender acerca de la gama completa de procesos biológicos que ocurren dentro del nucleolo o que involucran a éste.

Del mismo modo, se necesita una imagen más clara a nivel molecular entre la estructura subnuclear y las funciones específicas. Aunque está surgiendo una descripción detallada del contenido proteínico del nucleolo, todavía no sabemos qué funciones desempeñan muchas de estas proteínas, y se sabe menos sobre el espectro completo de ARN y secuencias de ADN que se asocian con los nucleolos.

Por lo tanto, es probable que el nucleolo siga siendo una fuente de nuevos descubrimientos interesantes y, sin duda, algunas sorpresas más para el futuro previsible.

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