El núcleo de nuestras células es el recinto que contiene y protege el ADN, nuestra información genética. Toda la información que entra y sale del núcleo lo hace a través de unos portales especializados, unas enormes maquinarias moleculares que, actuando como guardianes incansables, se encargan de controlar el tráfico de entrada y salida del centro neurálgico de la célula. Esta maquinaria se conoce con el nombre de complejo del poro nuclear o NPC y, con más de 550 copias de más de 30 proteínas distintas es una de las estructuras proteicas más grandes de la célula.
El correcto funcionamiento del NPC es esencial, ya que incluso los pequeños defectos en su funcionamiento pueden acarrear graves consecuencias en forma de enfermedades tan serias como leucemias, problemas cardiacos o enfermedades neurodegenerativas. El enorme tamaño y la complejidad del NPC lo han convertido en una especie de Santo Grial de la biología estructural, que lleva décadas intentando desentrañar los secretos de su estructura para entender su función y ser capaz de repararlo cuando su mal funcionamiento desencadene una enfermedad.
Recientemente, y formando parte de un consorcio internacional de laboratorios, el Investigador Ikerbasque Javier Fernandez-Martinez, jefe de grupo en el Instituto Biofisika, ha participado en la identificación de la estructura detallada del NPC en el organismo S. Cerevisiae, un organismo que se utiliza como modelo cuando se quiere investigar sobre procesos que suceden en los seres vivos.
Este trabajo ha sido publicado en la prestigiosa revista científica Cell, una de las tres más importantes del mundo. La investigación ha supuesto un complejo análisis que ha combinado multitud de técnicas, incluyendo crio-microscopia y crio-tomografía electrónica, proteómica, biología computacional y biología celular, y ha permitido desvelar cómo este complejo es capaz de variar su diámetro para adaptarse al transporte de moléculas de gran tamaño y a los distintos flujos de transporte necesarios para la vida de las células.
Los resultados de este estudio han dado respuesta a una de las preguntas que la biología estructural lleva años haciéndose, concretamente sobre si todos los NPCs de un núcleo son iguales. La investigación ha revelado que al menos tres tipos de NPC co-existen en un mismo núcleo en S. cerevisiae, sugiriendo la fascinante posibilidad de que cada una de estas formas del NPC estén especializadas en un tipo de función o que transporten tipos específicos de proteínas o ácidos nucleicos.
Este descubrimiento abre una nueva vía de investigación orientada al estudio de las diferentes formas del NPC identificadas y su papel en el desarrollo de patologías, ya que permitiría el diseño de futuros medicamentos más específicos y efectivos.
Javier Fernandez-Martinez es Investigador Ikerbasque y lider de Grupo en el Instituto Biofisika y Research Assistant Professor en la Rockefeller University de Nueva York (EEUU). Javier estudio Biología en la Universidad de Alicante y se doctoró en Ciencias por la Universidad Complutense, tras desarrollar su tesis doctoral en el Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CSIC) en Madrid. Tras una estancia en el Instituto de Neurociencias de San Juan, se trasladó al Laboratory of Cellular and Structural Biology de la Rockefeller University en Nueva York, donde se especializó en el estudio de la estructura y función del principal regulador de la comunicación entre el núcleo y el citoplasma de la célula, el complejo del poro nuclear. Es autor de más de 30 artículos, algunos de los cuales han sido publicado en las mejores revistas científicas del mundo, como Nature, Cell o Science.
Para más información sobre el artículo: doi: 10.1016/j.cell.2021.12.015
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