Dinâmica do Citoesqueleto

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Lenina Mariana de Moraes Castellari - LII 
 
Dinâmica do 
Citoesqueleto 
 
Matéria: Biologia Celular 
Professor: Thais 
Data: 07/jun 
 
 
Microfilamentos 
 
 
 
 
São polímeros de actina G (globular), 
formando filamentos de actina F - de 6 a 7 nm 
- em um processo dependente de ATP. Seus 
extremos apresentam polaridade (+ e -) e eles 
são mais estáveis e flexíveis que microtúbulos 
Esses filamentos localizam-se 
próximo à membrana celular. Eles podem 
atuar: 
 
● na migração celular (por exemplo: 
durante a embriogênese) 
● na orientação de moléculas no citosol 
● na interação com receptores de 
membrana 
● na formação do citoesqueleto de 
hemácias (diferente das demais 
células) 
● na definição do formato celular 
● na formação do eixo de microvilos e 
estereocílios 
● na formação de projeções celulares 
como pseudópodes, filopódios 
(projeções digitiformes) e lamelipódios 
● nos movimentos relacionados ao 
transporte em bloco 
● na adesão célula-célula (zônula de 
adesão) 
● na adesão das células à matriz 
extracelular 
● na citocinese, em conjunto com a 
miosina (tipo II) 
Polimerização 
 
É um processo que possui três 
etapas: 
 
1. ​Nucleação: lenta; formação de trímeros de 
actina G. 
 
2. ​Alongamento: rápido; adição de novos 
monômeros ao trímero, formando actina F. 
 
3. ​Equilíbrio: velocidade de adição e remoção 
de monômeros é a mesma. 
 
Nele, a ​extremidade positiva​, ou 
farpada, é onde o crescimento é favorecido. 
Já a ​extremidade negativa​, ou penetrante, é 
onde o encurtamento é favorecido. 
Para que ocorra a despolimerização, 
ou encurtamento, é necessária a ocorrência 
da reação: ​ATP → ADP + Pi​. 
 
Instabilidade Dinâmica 
 
Instabilidade dinâmica é o ​intercâmbio 
entre monômeros de actina G e actina F​. Esse 
processo é coordenado por proteínas 
acessórias ligadas aos filamentos. 
Elas coordenam a polimerização, 
despolimerização, formação de redes etc. 
 
Proteínas Acessórias 
 
 
 
 
Timosina 
liga-se às subuni- 
dades de actina e 
evita sua associa- 
ção ao filamento, 
impedindo a polime- 
rização. 
 
 
Profilina 
liga-se às subuni- 
dades e acelera sua 
adição ao filamento, 
promovendo a poli- 
merização. 
 
Tropomodulina 
recobre uma das 
extremidades do 
filamento e o esta- 
biliza. 
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Gelsolina 
liga-se à monô- 
meros em diversos 
pontos do filamento, 
rompendo suas in- 
terações com o pró- 
ximo monômero e 
quebrando o fila- 
mento, fazendo com 
que o citosol fique 
mais fluido. 
 
 
 
Tropomiosina 
recobre os filamen- 
tos de actina nos 
sarcômeros, estabili- 
zando e facilitando a 
interação com ou- 
tras moléculas. 
 
 
Miosinas (I, II e V) 
(mais para baixo) 
utilizam os microfila- 
mentos como trilhos, 
direcionando alguns 
tipos de desloca- 
mentos. 
 
 
Complexo ARP 
liga-se à extremida- 
de negativa e esti- 
mula a formação de 
redes de filamentos 
de actina. 
 
Sobre a Miosina: 
Miosina I:​ associada ao transporte de vesí- 
culas e organelas; “caminha” em direção à 
extremidade positiva do filamento. 
 
Miosina II:​ associada à citocinese e à con- 
tração de sarcômeros. 
 
Miosina V:​ associada ao transporte de ve- 
sículas; “caminha” em direção à extremida- 
de positiva do filamento. 
 
Tipos de Arranjos 
 
Trama ou Rede: trama de filamentos 
delgados e flexíveis dispersos pelo 
citoplasma. Essa organização é promovida 
pela ​filamina​ ou pela ​espectrina​; por exemplo: 
 
● Lamelipódios: formados pela ação 
da ARP. 
 
● Citoesqueleto de Hemácias: 
espectrina; proteína de ancoragem. 
● Trama Terminal: ligação dos 
filamentos de actina na trama terminal 
(e uns aos outros), pela espectrina, na 
base dos microvilos. 
 
Feixes Paralelos: organização 
promovida por ​fimbrina e ​α-actinina​; por 
exemplo: 
 
● Microvilos: fimbrina e vilina atuam na 
organização dos microfilamentos de 
actina em feixes paralelos, formando o 
eixo estrutural dessa especialização 
 
● Fibras Tensoras: a α-actinina 
promove a mesma conformação do 
exemplo anterior, mas com maior 
espaçamento entre filamentos 
 
Sarcômero: embora em feixe, são 
especializados e encontrados apenas em 
músculos estriados (liso e esquelético) 
● com miosina II, troponina e 
tropomiosina 
 
 
 
Agentes Bloqueadores 
 
- ​Citocalasinas: se ligam à extremidade 
positiva 
- ​Faloidinas: se ligam aos filamentos, 
impedindo sua despolimerização. 
 
- ​Latrunculinas: rompem os filamentos ao se 
ligarem a actina G, induzindo a 
despolimerização. 
 
Os dois primeiros são produzidos por 
fungos, já o último é produzido por algas. 
 
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Microtúbulos 
 
São constituídos por monômeros de 
tubulina (proteína globular). Elas podem ser: 
 
● α tubulina 
● β tubulina 
● δ tubulina 
 
As tubulinas α e β são muito 
semelhantes quanto ao tamanho e sua 
polimerização é dependente de GTP (ao invés 
de ATP). 
Nesse processo, α e β tubulina se 
unem, formando heterodímeros, ligados ao 
GTP. 
 
 
 
Esse elemento do citoesqueleto tem 
como ​principais funções a manutenção do 
formato celular, a motilidade celular, o 
transporte de moléculas e organelas dentro da 
célula, a movimentação de cromossomos 
(fuso mitótico) e o batimento de cílios e 
flagelos (para movimentação celular). 
 
Polimerização 
 
Na presença de GTP, os 
heterodímeros se polimerizam em fileiras 
longitudinais, formando os protofilamentos. 
A ​união de 13 protofilamentos forma 
um cilindro (tubo oco), chamado de 
microtúbulo​. 
Os microtúbulos são estruturalmente 
polarizados. Isto é, possuem uma 
extremidade positiva (+), onde se associam 
novas tubulinas, promovendo a polimerização. 
E uma ​extremidade negativa (-), de onde se 
dissociam as tubulinas, promovendo a 
despolimerização. 
A extremidade positiva cresce três 
vezes mais rápido que a extremidade 
negativa. 
A polimerização de microtúbulos 
funciona como a de microfilamentos de actina: 
em duas fases. 
Como a velocidade de crescimento 
deles é proporcional à concentração de 
tubulinas livres, quando esta chegar a 
concentração crítica, há um equilíbrio entre a 
polimerização e despolimerização, momento 
chamado platô. 
 
Centrossomo 
 
O centrossomo é o centro organizador 
dos microtúbulos. Ele é composto de um par 
de centríolos envoltos por um ​material 
pericentriolar​ (PCM). 
 
 
Em ​lilás/roxo​ nessa imagem: PCM 
 
Esse material é composto por uma 
substância amorfa, eletrondensa e rica em 
proteínas (periferina e δ-tubulina). 
Ele promove a nucleação para 
polimerização das subunidades de tubulina 
para formar os microtúbulos; organiza os 
microtúbulos em unidades funcionais; se 
duplica a cada ciclo celular. 
 
Instabilidade Dinâmica 
 
Instabilidade dinâmica, nesse caso, 
diz respeito ao rápidos ciclos de polimerização 
e despolimerização dos microtúbulos. Essa 
instabilidade é muito importante na 
remodelação do citoesqueleto, por exemplo: 
durante a divisão celular. 
 
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Tipos de Arranjos 
 
Os microtúbulos podem se associar 
de três modos: ​simples, dupla ou tripla​. No 
caso dos dois últimos não há 13 
protofilamentos para cada microtúbulo, mas 
há ​compartilhamento de 3 protofilamentos 
para ​cada associação​ de microtúbulos. 
Microtúbulos arranjados de forma 
simples são encontrados no ​citoesqueleto​, de 
forma ​dupla são encontrados em ​cílio e 
flagelos​, de forma ​tripla​ em ​centríolos​. 
 
 
 
Proteínas Associadas 
 
As proteínas que se associam aosmicrotúbulos são chamadas ​MAPs 
(microtubule associated proteins). Existem 
vários tipos, normalmente divididos em MAPs 
clássicas​ (1, 2, tau) e ​não clássicas​ (Lis 1). 
Essas proteínas têm como função 
aumentar a velocidade do processo de 
nucleação, estabilizar os microtúbulos e 
mediar interações dos microtúbulos com 
outros elementos do citoesqueleto. 
Além das MAPs, podem se associar 
aos microtúbulos as ​proteínas motoras​, que 
auxiliam no processo de movimentação 
celular. 
 
Agentes Bloqueadores 
 
São agentes também conhecidos 
como agentes ​antimitóticos e podem ser 
divididos em dois grupos: 
Desestabilizadores dos microtúbulos: 
Estes se ligam à tubulina (pontas dos 
microtúbulos) e inibem a polimerização. 
● colchicina (gota) 
● colcemida (leucemia) 
● vincristina (leucemia) 
● vimblastina (leucemia) 
 
Estabilizadores de microtúbulos: 
Estes suprimem a instabilidade 
dinâmica dos microtúbulos, afetando suas 
funções. 
● taxol (câncer de mama e ovário) 
 
 
 
Filamentos Intermediários 
 
São polímeros lineares, que têm de 8 
a 10 nm de espessura que compõem um 
sistema de proteínas filamentosas. Elas 
podem ser encontradas no citoplasma e 
núcleo de células eucarióticas, formando uma 
rede estrutural que conecta as organelas e o 
núcleo. 
Esses filamentos são compostos por 
um monômero cujo domínio central tem forma 
de bastão (α-hélice). Os extremos desse 
monômero não são helicoidais e podem ser 
chamados N-terminal (cabeça) e C-terminal 
(cauda). 
 
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Eles têm como ​principais funções​: manutenção da forma e integridade estrutural das células 
(citoqueratinas); formação de um arcabouço que antecede a formação do citoesqueleto definitivo 
(vimentina); formação de depósitos de gordura durante a diferenciação de adipócitos (vimentina); 
formação de espaços entre os diferentes componentes fibrilares do citoesqueleto para permitir 
tráfego de organelas e vesículas (neurofilamentos); reforçar a barreira hematoencefálica (proteína 
acídica fibrilar glial); regulação da expressão gênica (laminas); identificação celular (permitem a 
identificação do tipo e grau de tumores). 
 
 
 
 
 
Polimerização 
 
Por ser uma estrutura mais 
estável que as anteriores não varia 
entre um estado polimerizado e um 
estado despolimerizado. Sua 
transição entre esses dois 
momentos se deve à fosforilação 
de seus monômeros, como 
demonstrado na figura abaixo: 
 
 
 
 
 
 
 
Tipos de Filamentos Intermediários 
 
 
Proteínas Associadas 
 
Plectinas e Antígeno do Pênfigo Bolhoso (BPAG): ​ambas são proteínas comuns em 
mamíferos e que funcionam como elo entre os filamentos intermediários e os outros elementos do 
citoesqueleto. Também atuam na ligação dos filamentos intermediários às organelas e à membrana 
plasmática, sendo importantes para o posicionamento dos componentes internos da célula. Além 
disso, também atua na ligação célula-célula, sendo importante na manutenção da integridade dos 
tecidos.