Citoesqueleto: Estrutura e Função

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Citoesqueleto
Citoesqueleto
• Organização dos componentes celulares
• Interação mecânica com o ambiente
• Movimentos coordenados
Ações dependentes do citoesqueleto
“ossos e músculos” celulares
Micrografia de fluorescência de uma célula de fibroblasto 
corada para evidenciar filamentos intermediários de 
queratina
Componentes do citoesqueleto:
filamentos protéicos
MT = microtúbulos
IF = filamentos intermediários
AF = filamentos de actina
	
  A	
  REORGANIZAÇÃO	
  DO	
  CITOESQUELETO	
  PARA	
  O	
  
MOVIMENTO	
  CELULAR	
  	
  	
  	
  
	
  A	
  
ESTABILIDADE	
  
DO	
  
CITOESQUELETO	
  
NAS	
  CÉLULAS	
  
POLARIZADAS	
  	
  	
  	
  
Distribuição dos filamentos do citoesqueleto em 
células eucarióticas epiteliais do intestino
	
  O	
  CITOESQUELETO	
  É	
  
CONSTITUÍDO	
  POR	
  PEQUENAS	
  
SUBUNIDADES	
  QUE	
  PODEM	
  
ASSOCIAR-­‐SE	
  E	
  DISSOCIAR-­‐SE	
  
DURANTE	
  O	
  MOVIMENTO	
  	
  	
  
FILAMENTOS	
  INTERMEDIÁRIOS	
  
Filamentos intermediários
• Resistência mecânica à tensão
• “intermediários” em referência ao diâmetro
• Formam uma rede citoplasmática que envolve o núcleo 
• estendem-se à periferia da célula, ancorando junções 
célula-célula 
• Aparecem tbém na lâmina nuclear
Coloração com anticorpos marcados com fluorocromos mostrando 
distribuição celular dos filamentos intermediários de queratina e lamina
Dímero de filamento intermediário com caudas 
globulares e domínio central D-helicoidal conservado.
Estrutura das proteínas que formam os filamentos 
intermediários
cabeça bastão cauda
N-terminal C-terminal
Filamentos intermediários
Filamentos intermediários
Particularmente presente sem células que sofrem 
estresse mecânico
As células permanecem 
intactas e unidas
Ruptura das células
Camada de células epiteliais sendo 
distendida
FILAMENTOS	
  INTERMEDIÁRIOS	
  
Proteínas acessórias
• Interligam os feixes de 
filamentos intermediários (FI) 
formando arranjos fortes e 
estáveis.
Ex. plectina
mantém os feixes de FI unidos 
e os conecta a microtúbulos, 
filamentos de actina e 
desmossomos Micrografia eletrônica de um fibroblasto. Em 
vermelho, os microtúbulos; em azul, os 
filamentos intermediários; e em verde, 
fibras de conexão de plectina e, em 
amarelo partículas de ouro ligadas a 
anticorpos que reconhecem a plectina
MICROTÚBULOS	
  
Microtúbulos
• Papel essencial na organização das 
céls. eucarióticas
• Tubos protéicos longos e ocos
• Sofrem dissociação e reassociação
• Criam vias de transporte para 
vesículas e organelas
• Ancoram organelas e membrana 
plasmática
• Formam o fuso mitótico, cílio e flagelo
Microtúbulos geralmente se estendem para 
fora da estrutura organizadora
Estrutura dos monômeros de tubulina e sua organização 
nos microtúbulos
heterodímero
Arranjo dos protofilamentos em microtúbulos 
simples, duplos e triplos
Estágios na montagem dos microtúbulos
Montagem do 
protofilamento
Montagem da 
folha
Elongação do 
microtúbulo
Tubulina D
Tubulina E
Extremidade (+)
Extremidade (-)
Há polaridade...
Centros organizadores de microtúbulos
• Número, posicionamento e orientação no citoplasma são 
controlados
• Em células animais = o centrossomo é o principal centro 
organizador de microtúbulos
J-tubulina é o sítio de nucleação
O crescimento
do microtúbulo
é orientado.
Micrografia eletrônica do centrossomo (centro organizador de 
microtúbulos) em uma célula animal.
Instabilidade dinâmica 
dos microtúbulos
• Crescimento e 
encurtamento do 
microtúbulo de forma 
dinâmica.
• Deve-se a capacidade da 
tubulina de hidrolisar GTP
Temperatura afeta a montagem/desmontagem dos microtúbulos
Balanço entre montagem e dissociação
• Há uma remodelação rápida e contínua dos 
microtúbulos no citosol.
• Colchicina X Taxol no fuso mitótico
Drogas antimitóticas
A tubulina pode ser estabilizada, evitando a despolimerazação
atendendo às necessidades da célula.
Dinâmica dos microtúbulos
Os microtúbulos organizam a célula
• Contribuem para a polarização das células animais;
• Auxiliam no posicionamento das organelas e “guiam” o trânsito 
entre os diversos compartimentos celulares.
Proteínas motoras direcionam o transporte
• Proteínas motoras usam a energia da hidrólise de ATP para o transporte
de organelas, vesículas e outros;
• As vias citoplasmáticas são providas de microtúbulos e filamentos de actina
e miosina;
• O movimento é saltatório
• As proteínas motoras:
– Ligam-se aos microtúbulos e filamentos de actina
– Diferem quanto ao tipo de filamento ao qual se ligam e direção
– Pertencem à 2 famílias: cinesinas (+) e dineínas (-)
– Possuem duas cabeças globulares de ligação à ATP e uma 
cauda (liga o cargo)
As cabeças globulares têm atividade ATPase
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Cílios e flagelos
• Microtúbulos estáveis sustentam cílio e flagelo
• O padrão desses microtúbulos é peculiar (9+2) em 
eucariotos;
Deslizamento controlado 
dos microtúbulos duplos 
externos levam aos 
batimentos ciliares e 
flagelares.
O movimento da dineína levando à
curvatura do flagelo
FILAMENTOS	
  DE	
  ACTINA	
  
Filamentos de actina
• Encontrados em todas as células eucarióticas
• Essenciais para seu movimento:
– Migração, fagocitose, divisão celular
• Assim como os microtúbulos, podem formar estruturas estáveis nas 
células;
• Diferentes proteínas de ligação à actina conferem diferentes 
funções
Os filamentos de actina são finos e flexíveis
(7nm de diâmetro)
Há polaridade estrutural no filamento;
Associação e dissociação ocorrem
Filamentos de actina
• Cerca de 5% da proteína total de 
uma cél. Animal
½ associada a filamentos e ½
monomérica no citosol
[alta], por que não se associam todas?
Monômeros estão ligados a outras 
proteínas
no citosol (timosina e profilina)
Ou há proteínas de ligação ao 
filamento...
Profilina
timosina
Actina concentra-se no córtex celular
• proteínas de ligação à actina conectam filamentos de 
actina, formando uma trama de sustentação da 
superfície externa da célula.
• Essa trama coordena morfologia e propriedades 
mecânicas da membrana plasmática e superfície da 
célula
Alteração do formato das plaquetas durante a coagulação: 
resultado de rearranjo de actina interligada à membrana plasmática.
em repouso expostas a agentes expandida
coagulantes
Adesão
• Quando lamelipódios e filopódios fazem contato com 
uma superfície favorável, eles ADEREM.
Integrinas = proteínas transmembrana de adesão
Pontos de acoramento p/ a actina
Ponto de apoio externo
Actina + miosina = estrutura contrátil
• Miosina = proteína motora dependente de actina
Hidrólise de ATP = energia p/ movimento
Miosina II: associação pelo domínio cauda
Caudas de miosina II
cabeças de miosina II
Zona lisa
O modelo do filamento deslizante na contração do músculo estriado