Citoesqueleto: Proteínas e Funções

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O citoesqueleto é uma rede de proteínas filamentosas encontradas no 
citoplasma. Essas proteínas garantem interação celular a partir da adesão, 
interação da célula com o meio em que se encontra e, como principal função, 
definem a forma das células. Além disso, assume também como funções o 
movimento celular, a formação de pseudópodes e separação dos cromossomos 
durante a meiose. 
O citoesqueleto possui como elementos: microtúbulos, filamentos de 
actina, filamentos intermediários, filamentos de miosina e proteínas acessórias. 
Tem 3 tipos de filamentos: filamentos de actina (diâmetro menor), 
microtúbulos (diâmetro maior) e filamentos intermediários (diâmetro 
intermediário). 
 
 
 
 
 
 
Os filamentos de actina são formados por vária uniões de proteínas 
globulares (chamadas de actina globular ou actina G). Na proteína globular há 
uma fenda em que o ATP se liga e é hidrolisado passando, então, a ser ADP. 
Esse actina filamentosa possui uma polaridade, ou seja, uma parte negativa e 
uma positiva. 
Isoformas: 
• Alfa – nas células musculares 
• Beta e Gama – nas células que não são musculares 
 Tem como funções: formação das microvilosidades, contração, 
formação de pseudópodes e formação do anel contrátil na divisão celular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Nucleação: formação do agregado inicial de actina, que são dois 
monômeros de actina G que vão se unir por ligação fraca. Em seguida, a 
chegada de uma terceira subunidade vai promover uma maior 
estabilidade. 
 
2. Alongamento: fase de crescimento do filamento. 
 
3. Estacionária: fase de equilíbrio (todo vez que uma subunidade entra 
outra sai – isso ocorre quando há a hidrólise do ATP formando ADP, 
assim, outro ADP mais velho sai do filamento) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Latruncalina: se liga ao monômero de actina impedindo a 
polimerização. 
 
• Citocalasina B: se liga ao filamento de actina na extremidade +, com 
isso ocorre a despolimerização, ou seja, a saída do ADP velho 
 
• Faloidina: se liga ao filamento conferindo estabilidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A contração muscular ocorre mediante a associação da actina com a 
miosina 2, que é uma proteína motora. 
 Por exemplo, a célula do músculo estriado esquelético é multinucleada e 
contém miofibrilas, que são estruturas contráteis formada por sacômeros 
(espaço entre dois discos Z). A contração muscular é a aproximação desses 
dois discos. 
Tropomiosina: é uma proteína que impede a união da actina com a miosina. 
O processo de contração muscular ocorre da seguinte forma: 
1. recebe uma sinalização 
2. ocorre despolarização da membrana do túbulo T 
3. abre canais de cálcio do túbulo T e do retículo sarcoplasmático 
4. sai cálcio do RS para o citoplasma das células 
 
A ligação dos sítios T e I com a tropomiosina faz com que o músculo esteja 
em repouso. 
5. o cálcio se liga ao sítio C do complexo troponina 
6. o sítio I (inibitório) deixa de se ligar ao sítio T 
7. o sítio T deixa de se ligar a tropomiosina 
8. a tropomiosina muda de conformação, expondo o filamento de actina à 
ligação de miosina 2 
9. a miosina 2 se liga a actina em um sítio, dando rigidez pois não há ATP 
 
 Isso explica a rigidez cadavérica pois o defunto não produz mais ATP 
e a cabeça de miosina continua ligada à actina. É necessário ATP para haver 
desligamento dessa ligação. Esse fenômeno é chamado de Rigor Mortis. 
 
10. ATP se liga a uma fenda na cabeça globular da miosina. 
11. gera mudança na conformação na cabeça da miosina que se desliga da 
actina 
12. vai haver hidrólise de ATP (forma ADP + fosfato) 
13. movimentação do braço da miosina 
14. fosfato sai e a miosina ligada ao ADP se liga a actina novamente 
15. ocorre saída do ADP 
16. a actina volta a posição original 
17. encurtamento do sarcômero 
18. contração muscular 
 
 É formado pelo monômero tubulina, a qual é um heterodímero que 
possui alfa-tubulina (sítio de ligação para GTP) e beta-tubulina (hidrólise de 
GTP, ou seja, formação de GDP). 
 Esse heterodímero vai se associar em um protofilamento (estrutura 
longa) que tem polaridade. E a associação de 13 protofilamentos formam um 
cilindro oco, o microtúbulo. 
 Tem como função a formação do fuso mitótico na divisão celular, 
formação de cílios e flagelos, transporte intracelular de macromoléculas, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O microtúbulo possui sua estabilidade conferida pela capa GTP (tubalina 
+ GTP) e assim garante o crescimento do microtúbulo. Todavia, quando o 
GTP é quebrado em GDP há uma instabilidade que leva a uma 
despolimerização, ou seja, ao encurtamento do microtúbulo. 
 É nos centrossomos, mais especificamente nos centríolos, que a 
nucleação dos microtúbulos ocorrem. A parte negativa fica voltada para o 
centrossomo, ao passo que a positiva fica voltada para fora. Nos centríolos, 
várias gamas tubulinas formam um anel, sendo que cada um funciona como 
um ponto de partida para o crescimento do microtúbulo. Vai ser nesses anéis 
de gama-tubalina que serão adicionados os dímeros de alfa e beta tubalina. 
Nesse caso, o crescimento do microtúbulo ocorre pela extremidade menos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Colchicina: impede a polimerização ao se ligar a uma tubalina livre, isso 
leva o microtúbulo à instabilidade 
 
 Taxol: se liga ao microtúbulo garantindo estabilidade. É usado no 
tratamento de tumores malignos por impedir a formação do fuso mitótico, 
gerando, assim, a morte da célula em divisão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Encontramos esses filamentos nas estruturas sujeitas à estresse mecânico, 
nas células musculares, nos axônios, etc. Além disso, eles permitem a adesão 
célula à célula e fazem parte da lâmina nuclear. Vale ressaltar que são 
específicos dependendo da localização: em células epiteliais encontramos 
filamentos de queratina; em células do tecido conectivo, células musculares 
e células de sustentação do sistema nervoso temos filamentos de vimentina; 
nos neurônios temos neurofilamentos; no núcleo celular temos as lâminas 
nucleares. 
Eles não são formados a partir de monômeros, mas por diferentes 
proteínas fibrosas. 
 O seu processo de polimerização começa com uma cadeia simples que 
se une a outra. Essas, por sua vez, se unem a outras formando um tretâmero. 
Nesse caso, as porções terminais N de uma cadeia se une a porção C terminal 
da outra, ou seja, são antiparalelas. 
 Esse tretâmero se une em oito, e a junção desses 8 em 16, forma o 
filamento intermediário. 
 Esses filamentos são importantes, principalmente, para analisar a origem 
tumoral quando um tumor sofre mestastase. 
 Como caso clínico, podemos citar a epidermólise bolhosa simples, em 
que um defeito na síntese de queratina na epiderme gera fragilidade da pele, 
resultando em bolhas intra-epidérmicas e erosões que ocorrem 
espontaneamente ou após trauma físico. 
 
 
 
 
 
 
 
 Proteínas motoras: deslocamentos intracelulares de organelas e outras 
partículas: 
• Dineínas e Cinesinas em associação com microtúbulos; 
• Miosinas formam filamentos e atuam com os filamentos de actina; 
• Não há proteína motora em associação aos filamentos intermediários. 
Proteínas reguladoras: Controlam o aparecimento, o alongamento, o 
encurtamento e o desaparecimento dos três filamentos principais do 
citoesqueleto. 
Proteínas ligadoras: conectam os filamentos entre si e com outros 
componentes da célula. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Essas proteínas se associam com os microtúbulos para o transporte de 
vesículas e estruturas da célula. Além de que a dineína está associada ao 
movimento de cílios e flagelos. 
As cinesinas geralmente se movem rumo a extremidade mais de um 
microtúbulo, ou seja, sai do centrossomo para a periferia. 
As dineínas geralmente semovem rumo a extremidade menos de um 
microtúbulo, ou seja, sai da periferia para o centrossomo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Os cílios e flagelos tem estrutura igual e usam energia do ATP para a 
locomoção, a diferença dos dois está no tamanho: o primeiro, mais pequeno. 
Tendo origem a partir do prolongamento dos centríolos, constituídos de 
proteínas motoras (dineínas). Vale destacar que eles se locomovem mediante a 
dineína. 
Os microtúbulos estão dispostos em noves pares organizados em anel 
com dois pares na região central. 
 Os cílios tem como função o transporte e a captação do alimento em 
protozoários. 
 Os flagelos são encontrados em unidades de espermatozoides. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O Alzheimer está relacionado com uma proteína TAU, que forma 
emaranhados neurofibrilares. A TAU está associada com os microtúbulos. 
Todavia, no Alzheimer, uma alteração nessa proteína TAU vai fazer com que 
os microtúbulos não se formem corretamente, formando filamentos 
retorcidos, que vão se acumular nos neurônios colinérgicos, levando-os à 
morte. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 A Síndrome de Kartagener está associada com anormalidades da 
estrutura ciliar, através da perda ou modificação da estrutura da dineína, que 
tem seu raio radial modificado e perdendo a parte central de seus microtúbulos. 
Desse modo, os indivíduos afetados são suscetíveis a infecções brônquicas, 
pois os cílios que revestem seu trato respiratório estão inativos, ou seja, estão 
incapacitados de eliminar bactérias ou resíduos dos pulmões. 
Homens com essa síndrome são inférteis em virtude da ausência de 
mobilidade dos espermatozoides.