Resumo - Citoesqueleto

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Citoesqueleto ou esqueleto celular
O citoesqueleto é caracterizado como estruturas protéicas que se estendem por todo o citoplasma e ajudam na sustentação e movimentação da célula, além de estabelecimento, manutenção e modificação da forma celular. Com isso, sem citoesqueleto a célula não realiza movimentos de divisão celular. Analisa-se que cada célula tem um formato característico relacionado com suas funções (localização de núcleo, organelas e outros componentes celulares). Células procariontes não possuem citoesqueleto. 
Os componentes do citoesqueleto podem ser divididos em dois tipos, estruturas, as dinâmicas e adaptáveis (microtúbulos e filamentos de actina, que são subunidades proteicas unidas por ligações não covalentes) ou as estruturas estáveis (cílios, microvilosidades, flagelos, desmossomos). 
O microtúbulo é estabilizado por MAPs (proteínas estabilizadoras de microtúbulos), sendo que a associação do citoesqueleto garante uma polaridade celular. Em analogia, o citoesqueleto trabalha como os ossos e os músculos da célula. Sem eles, não teria cicatrização de feridas, contração muscular (actina e miosina) ou fertilização (flagelo do espermatozóide).
Os três elementos do citoesqueleto têm propriedades mecânicas e dinâmicas diferentes, atuação coletiva e funções biológicas diferentes. Alguns se associam com proteínas diversas para desempenho de outras funções. São eles: 
1) Microtúbulos
Possui maior diâmetro (22-24 nm), é rígido e de difícil dobramento. É cilíndrico e oco, sendo que durante a divisão celular sofre despolimerização a fim de formar as fibras do fuso. É formado por um heterodímero (tubulina α e β), sempre associadas, sendo que a polimerização dessas duas contribui para a formação do microtúbulo. 
Primeiramente a polimerização ocorre de forma linear, formando um protofilamento que possui uma extremidade com tubulina α (extremidade -) e uma com tubulina β (extremidade + dinâmica). Essas extremidades inferem na capacidade de polimerização, sendo que, na extremidade +, é mais rápida a adição e remoção de subunidades, ocorrendo o inverso na extremidade com tubulina α exposta. Então, 13 protofilamentos de tubulina se associam e formam o microtúbulo, resultando numa estrutura mais estável sem perder a dinâmica, já que a adição ou perda de subunidades ocorre exclusivamente nas extremidades. Os microtúbulos na célula se formam em três fases (nucleação, alongamento e equilíbrio ou platô).
Associação de tubulinas α e β 
Formação do protofilamento com aternância das subunidades
13 protofilamentos associados em um túbulo oco
Formação do microtúbulo
Na fase de nucleação tem pouco microtúbulo, sendo que os pequenos oligômeros formados se dissociam rapidamente, pois as ligações são facilmente desfeitas, requerendo muita energia da célula e acontecendo de forma lenta. A fase de alongamento ocorre de maneira rápida, tendo um aumento acentuado na quantidade de microtúbulos, havendo a polimerização e diminuindo a concentração de dímeros de tubulina no pool citoplasmático. Ao ‘acabar’ a tubulina (concentração crítica dos dímeros), entra-se na fase de platô ou equilíbrio, em que a quantidade de microtúbulo não aumenta nem diminui (ganha e perde tubulina na mesma proporção). Para que o microtúbulo cresça após o platô, a célula precisa produzir tubulina numa concentração acima da crítica. 
A tubulina α e β possui sítio de ligação para o GTP, mas o ligado à β sofre hidrólise e forma o GDP, reduzindo a afinidade de tubulina e enfraquecendo a ligação com a molécula adjacente, de modo a sinalizar que o microtúbulo precisa despolimerizar. As subunidades ligadas ao GTP são adicionadas ao mesmo tempo em que ligadas ao GDP se desprendem do polímero. Treadmiling é a capacidade do microtúbulo se despolimerizar ou se polimerizar de acordo com o GTP e o GDP. 
Para que o microtúbulo cresça, a velocidade de adição de uma molécula ligada ao GTP deve ser maior que a capacidade da célula hidrolisar essa molécula. Para isso é formada a capa de GTP (indica que o microtúbulo está crescendo). Todavia, essa capa não protege da despolimerização. 
Se a velocidade de inserção da tubulina GTP for menor que a velocidade de hidrólise em GDP, ocorre a quebra dessa molécula e a despolimerização. 
Além do treadmiling, o comportamento de instabilidade dinâmica faz com que os microtúbulos, sem explicação, sofram um processo de catástrofe (despolimerização) mesmo com a capa de GTP, diminuindo progressivamente de tamanho. Num outro momento, sem explicação, ele volta a polimerizar (resgate). Tais processos ocorrem de maneira alternada e constante. Quando associadas às MAPs, esses microtúbulos perdem seu dinamismo.
O local de nucleação de microtúbulos é denominado centrossomo, que geralmente é único e fica sempre próximo ao núcleo. É composto por um par de centríolos, esse que é formado por nove trincas de microtúbulos associadas por proteínas estabilizadoras (MAPs), e envolvido em um material amorfo, denominado material pericentriolar, esse que rege a nucleação dos microtúbulos. A γ-tubulina, localizada no material pericentriolar do centrossomo, forma um anel de molde para que os dímeros sejam adicionados e ocorra o crescimento de microtúbulo. É garantido um controle da célula sobre esse crescimento, já que esse local de formação só está localizado nessa organela, na célula toda. 
A extremidade –, onde inicia o crescimento do microtúbulo fica próxima ao centrossomo e sua extremidade + fica mais distante. O centro organizador de microtúbulos é denominado (MTOC), onde ocorre a nucleação dos microtúbulos e onde fica a γ-tubulina. 
O microtúbulo dos cílios se insere numa região denominada corpúsculo basal (se assemelhando aos centríolos, formada por alguns centríolos que se duplicaram na região apical), sendo o MTOC desse tipo de células. São precursores de centríolos para o axonema. 
Na mitose, a rede microtubular da célula sofre uma total reorganização, sendo que os microtúbulos celulares são desmontados e as tubulinas livres são utilizadas para a formação do fuso mitótico. Ocorre a duplicação dos centrossomos e a migração para formação dos dois polos do fuso mitótico. Existem três tipos de microtúbulos, sendo eles:
Alguns fármacos interagem nos microtúbulos, impedindo a formação das fibras do fuso. A colchicina forma um complexo com os dímeros de tubulina no citossol, esse que é impedido de ser adicionado aos microtúbulos, impedindo polimerização na extremidade – e provocando intensa despolimerização na extremidade +. Desse modo, impossibilita o crescimento da célula e a sua divisão. O taxol faz com que toda a tubulina da célula seja polimerizada, fazendo com que as fibras do fuso não sejam formadas, culminando na não divisão da célula. As principais funções dos microtúbulos são:
· Movimentos de cílios e flagelos;
· Transporte intracelular;
· Deslocamento de cromossomos;
· Estabelecimento e manutenção da forma da célula.
2) Filamentos de actina ou microfilamentos
São mais finos (6-8 nm), flexíveis e sofrem curvatura com facilidade. Concentram-se na ‘borda’ da célula (córtex celular), abaixo da membrana. Dentre suas funções temos: 
· Sustentação para a membrana plasmática;
· Formação de microvilos, que se associam com a miosina para a contração;
· Participam da migração, como de macrófagos;
· Auxiliam os movimentos morfogenéticos embrionários;
· Fagocitose;
· Movimento de vesículas endocíticas;
· Divisão celular (separa citoplasma das células pelo anel contráctil de actina). 
Ocorre a associação de protofilamentos para maior estabilidade. A associação de dois filamentos paralelos e enrolados em uma hélice destrógira de actinas G (globular) forma a actina F (fibrosa). Existem isoformas diferentes, como a α (contração), a β (córtex celular/sustentação) e a γ (fibras de tensão). 
No seu centro, a actina globular se alinha de modo que a região de ligação do ATP fica voltada para baixo, caracterizando a extremidade –, a menos dinâmica. Se a molécula de actina estiver ligada ao ATP, ocorre polimerização. Se o ATP for hidrolisado,ocorre a despolimerização por perda de afinidade de ligação das moléculas. Tal processo também é denominado treadmiling, mas agora associado ao ATP. 
A polimerização dos filamentos de actina também ocorre em três etapas. A fase de nucleação é mais rápida que a de formação de microtúbulos, pois depende da união de apenas 3 subunidades de actina G para partir pra próxima fase. Na fase de alongamento, os oligômeros de actina G do citossol são consumidos. Na fase de platô ou equilíbrio tem-se uma concentração crítica de actina, fazendo com que a despolimerização e a polimerização ocorram na mesma proporção. A associação ou dissociação dos polímeros (treadmiling) é necessária para realização das atividades dos filamentos de actina. Algumas drogas interferem na polimerização dos filamentos de actina, como a faloidina, que impede polimerização e a citocalasina, que evita a polimerização, não formando o anel contráctil de actina e impedindo a divisão celular, como também impossibilitando a movimentação celular.
A polimerização dos filamentos de actina ocorre próximo à membrana plasmática, determinando formato e movimentação da superfície celular (filopódios, fagocitose, lamelipódios e microvilosidades). O complexo ARP2/ARP3 fica perto da membrana que quando ativado ajuda na polimerização dos filamentos de actina, formando uma rede tridimensional de actina, que auxiliam principalmente na sustentação da célula. 
Além disso, a proteína formina serve como uma ‘forma’ para a polimerização da actina em forma de filamentos longos, sendo importante para a formação de filopódios. As principais funções dos filamentos de actina são:
· Formação de microvilosidades
· Movimentação celular
· Formação de córtex celular: o contato da actina com uma integrina da célula contribui para uma transmissão da informação extracelular para dentro da célula.
· Junções de adesão
3) Filamentos intermediários
Possuem cerca de 8-10 nm de diâmetro. São: 
· Estáveis e rígidos;
· Responsáveis pela resistência à tração; 
· Exclusivo de organismos multicelulares;
· Formam uma rede no citoplasma da célula;
· Bioquimicamente heterogêneos (depende do tecido localizado), sendo que em casos de metástases pode-se identificar de onde veio por essas estruturas;
· Não se associam a proteínas motoras;
· Não participam de movimentos celulares;
· Não possuem polaridade na sua constituição;
· Fornecem suporte estrutural para o núcleo, para a membrana plasmática e para o tecido.
Tem-se uma proteína com região central conservada e extremidades (N-terminal e C-terminal) são variáveis, que se unem e formam um dímero de polaridade oposta. Ao formar o tetrâmero, elas se unem de forma antiparalela, em que as extremidades ficam com cargas iguais. Esses dímeros se unem e formam uma unidade com 16 protofilamentos, garantindo a estabilidade das moléculas. 
O único componente do citoesqueleto presente no núcleo das células é a lamina, que se associam e formam a lâmina nuclear, dando sustentação para o núcleo, formando sítios de aconragem para a cromatina, entre outros. São os filamentos intermediários mais instáveis, para promover dissociação e reagrupamento de acordo com o ciclo celular. Um defeito nesse filamento contribui para o desenvolvimento da progéria. 
	Filamento intermediário
	Localização
	Neurofilamentos
	Neurônios
	Desmina
	Células musculares
	Vimentina
	Células de origem mesenquimal
	Queratina
	Células epiteliais e derivados
	Proteína ácida fibrilar da glia
	Astrócitos
	Lamina
	Núcleo das células
Citam-se também neurofilamentos, desmina, vimentina, queratina, lamina e proteína ácida fibrilar da glia. Em geral, os filamentos intermediários auxiliam na manutenção da união entre as células do tecido, contribuindo para a estabilidade do epitélio. 
A condição patológica denominada epidermólise bolhosa é gerada por uma mutação no gene da queratina, de modo que o tecido passa a não ter resistência, deixando a pele frágil e susceptível a bolhas promovidas por qualquer tensão exercida. 
A plectina faz a união dos microtúbulos com os filamentos intemediários. Desse modo, uma mutação nesse gene, culmina em epidermólise bolhosa, distrofia muscular e neurodegeneração. 
O acúmulo e a montagem anormal de neurofilamentos no corpo celular e axônios de neurônios motores promove uma falta de sustentação, interrupção do transporte de vesículas e neurotransmissores, entre outros. Assim é desenvolvida a esclerose lateral aminiotrófica (ELA), caracterizada por fraqueza muscular e atrofia fatal. 
Proteínas motoras
São motores moleculares que, obrigatoriamente, se ligam a um filamento polarizado do citoesqueleto (como filamentos de actina e microtúbulos) e utilizam energia da hidrólise do ATP para realização de movimentos. Elas utilizam os microtúbulos como ‘trilhos’ para transportar vesículas, organelas, pigmentos, moléculas, entre outros. Por exemplo, têm-se cinesinas (extremidade – para +) e dineinas (extremidade + para –), proteínas com uma região de ligação ao microtúbulo, um sítio de ligação ao ATP (hidrólise do ATP gera energia para o movimento) e uma região que reconheça a molécula específica que ela irá transportar. 
A proteína motora que se liga a actina é a miosina, fazendo movimento da extremidade – para a extremidade +. Promove contração muscular, emissão de pseudopódios, formação do anel contráctil para divisão celular, entre outras. 
Dentre os movimentos que causam modificação na forma celular citam-se contração de células musculares e mioepiteliais, emissão de lamelipódios e filipódios, divisão celular e batimento flagelar e ciliar. Enquanto isso, o transporte intracelular de grânulos, vesículas de secreção, organelas, entre outros, não causa modificações na forma celular. 
Cílios e flagelos (estruturas estáveis) se movimentam porque os microtúbulos estão associados à proteína dineina e associados em 9 pares de microtúbulos fundidos na periferia (um com 13 protofilamentos e outro com 10-11) e um par central (ambos com 13 protofilamentos), formando o axonema. Tem associação com MAPs, que estabilizam o axonema ao conectar o dímero central aos periféricos. 
Síndrome dos cílios imóveis: ocorrem mutações na dineina, que influem na diminuição da motilidade de cílios e flagelos. Com isso, gera infecções respiratórias recorrentes e infertilidade nos homens.