El Núcleo

El término "núcleo" se remonta a 1831, cuando Robert Brown se dio cuenta de su presencia mientras observaba las células de las plantas. Robert no fue la primera persona en descubrir el núcleo, pero acuñó el término para una de las características más definitorias de las células eucariotas. Cabe señalar que los núcleos sólo forman parte de las células eucariotas, no de las células procariotas - lea más sobre sus diferencias aquí.

¿Qué es un núcleo?

El Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI) define el núcleo como "un orgánulo cerrado por una membrana dentro de una célula que contiene el ADN cromosómico"[1]. Es el orgánulo más grande y rígido de las células animales y, en los mamíferos, ocupa aproximadamente el 10% del volumen celular [2].

Figura 1. Núcleo teñido de púrpura.

Orígenes del núcleo

No existe consenso sobre el origen del núcleo, sino más bien tres hipótesis. La hipótesis más popular afirma que el retículo endoplásmico (RE - lea más aquí) se expandió y acabó rodeando al ADN [3]. Por lo tanto, el núcleo se desarrolló a partir del RE.

Funciones del núcleo

Almacenar y proteger el ADN cromosómico

Dado que el núcleo contiene el ADN cromosómico de un eucariota, su función principal es almacenar y proteger los datos genéticos. El ADN cromosómico está eficazmente plegado y empaquetado. De hecho, las células humanas tienen alrededor de 2 m de ADN que se pliega para caber en 10 micras (a escala, un grano de sal mide 60 micras, por lo que 2 m de ADN se pliegan en 1/6 de un grano de sal) [4].

Facilitar la comunicación entre el genoma y el resto de la célula

El núcleo está perforado por una serie de complejos proteicos masivos conocidos como complejos de poros nucleares (NPC, por sus siglas en inglés). Estas estructuras permiten el movimiento de moléculas entre el núcleo interno y el resto de la célula, un proceso conocido como transcripción (más información aquí). Mediante la transcripción, los genes producen mensajes que son transportados por los NCP al resto de la célula. Estos mensajes notifican a la célula qué proteínas debe producir.

Figura 2. Núcleo.

Los mensajes pueden ir en ambas direcciones. De hecho, los estímulos externos procedentes del exterior del núcleo -el entorno exterior o el interior de la célula- pueden desencadenar una cascada de reacciones químicas. Finalmente, esta cascada hace que una molécula se desplace a través de los NCP e interactúe con el ADN. Esta interacción conduce a la transcripción de las proteínas necesarias.

Mecanotransducción

La transferencia de fuerza física al citoesqueleto debido a las células de alrededor o por una fuerza externa es un proceso conocido como mecanotransducción. En este caso, las fuerzas físicas ejercen presión hacia el núcleo, creando una cascada de reacciones químicas que acabarán provocando la interacción de una molécula con el ADN.

Existen diferentes respuestas a esta presión que van desde la liberación de iones hasta la activación de genes. Por ejemplo, la mecanotransducción puede conducir a la diferenciación de las células madre, que dan lugar a todas las diferentes células del cuerpo [5], o puede provocar comportamientos malignos, como tumores [6].

¡Estáte atento a futuras entradas sobre genoma y evolución!

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Escrito por: Renard

Editado por: María y Natasha

Figuras por: Adrian

Traducido por: María

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References (inglés):

1. Nucleus (2023). National Human Genome Research Institute. Available at: https://www.genome.gov/genetics-glossary/Nucleus#:~:text=A%20nucleus%2C%20as%20related%20to,and%20out%20of%20the%20nucleus (Accessed: 17 January 2023).

2. Jagannathan, S. et al. What is the nucleus? (2023). MBInfo. Available at: https://www.mechanobio.info/what-is-the-nucleus/#:~:text=The%20primary%20functions%20of%20the,facilitate%20its%20transcription%20and%20replication (Accessed: 17 January 2023).

3. Martin, W. (2005). Archaebacteria (Archaea) and the origin of the eukaryotic nucleus. Current Opinion in Microbiology, 8(6), pp. 630-637. Available at: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1369527405001608?via%3Dihub

4. Zooming In: Visualizing the Relative Size of Particles (2020). Available at: https://www.visualcapitalist.com/visualizing-relative-size-of-particles/ (Accessed: 17 January 2023).

5. Engler, A. et al. (2006). Matrix Elasticity Directs Stem Cell Lineage Specification. Cell, 126(4), pp. 677-689. Available at: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(06)00961-5?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867406009615%3Fshowall%3Dtrue

6. Paszek, MJ. et al. (2005). Tensional Homeostasis and the Malignant Phenotype. Cancer Cell, 8(3): 241-254. Available at: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16169468/