Citoesqueleto_15-01-2013

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Composição e função do 
citoesqueleto I 
MICROTÚBULOS 
FILAMENTOS DE ACTINA 
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
A dança dos queratócitos... 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
  É uma estrutura altamente dinâmica: 
Exemplo durante a divisão celular: 
estrutura polarizada... 
fibroblasto 
SINAL 
EXTERNO 
Despolimerização e 
difusão das 
subunidades 
Polimerização de 
novos filamentos 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Subunidades 
pequenas 
solúveis 
Grandes 
polímeros 
filamentosos 
Esta dinâmica toda deve-se a 
sua capacidade rápida de se 
polimerizar e despolimerizar. 
Figure 16-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
  São 3 filamentos atuando na célula eucariótica: 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
filamentos intermediários 
microtúbulos 
microfilamentos de actina 
FILAMENTOS 
INTERMEDIÁRIOS 
MICROTÚBULOS 
MICROFILAMENTOS 
DE ACTINA 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
estrutura flexível 
5-9 nm diâmetro 
estrutura tubular 
25 nm diâmetro 
estrutura fibrilar (tipo corda) 
10 nm diâmetro 
ACTINA 
Microtúbulos 
Filamentos 
intermediários 
  MICROFILAMENTOS DE ACTINA: 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
  MICROTÚBULOS: 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
- Microscopia eletrônica de transmissão e crio-tomografia revelaram a 
presença de partículas intraluminais no interior dos microtúbulos: 
Garvalov et al., 2006, J. Cell Biol., 174, 759. 
  Mas como se formam os 
filamentos do citoesqueleto? 
Constante de associação Constante de dissociação 
Os filamentos são formados pela ligação de um monômero, 
que pode acontecer pelas duas extremidades. 
No entanto, a extremidade mais é a 
que cresce mais rapidamente... 
Aqui tem que 
haver alteração 
da conformação 
do monômero! 
Microtúbulos e filamentos de actina são estruturas polarizadas: 
novos microtúbulos formados 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
A partir de pequenos 
filamentos pré-formados, 
uma extremidade de cada 
filamento irá se alongar mais 
rapidamente do que a outra 
extremidade. 
  Actina e β-tubulina são ENZIMAS; 
  Para unidades livres, a hidrólise de ATP e GTP é 
lenta, no entanto quando incorporadas aos 
filamentos, ela é acelerada; 
  A hidrólise ocorre em seguida à incorporação dos 
monômeros aos filamentos; 
  Assim, existem dois tipos de filamentos: “forma T”, 
ligado a ATP ou GTP; e “forma D”, ligado a ADP ou 
GDP. 
  Quando a concentração da “forma T” livre é bem maior que 
a concentração da “forma D” livre, a adição da “forma T” ao 
filamento é muito mais rápida do que a hidrólise dos 
nucleotídeos; 
  Desta forma, a ponta do filamento permanece na “forma 
T”, formando o cap de ATP ou o cap de GTP; 
  A adição da “forma T” também pode ser lenta, acarretando 
na hidrólise dos nucleotídeos e na produção de uma 
extremidade rica na “forma D”. 
Quanto maior a 
concetração da forma T > 
adição na extremidade + 
Na extremidade -, a 
hidrólise é > que a adição, 
ficando assim na forma D 
  Assim, a extremidade + permanece na “forma T”, 
enquanto a extremidade - permanece na “forma D”. 
Numa concentração intermediária de 
subunidades livres, temos o efeito 
treadmilling: 
Figure 16-14b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Treadmilling: os filamentos mantém um 
tamanho constante. 
“forma T” “forma D” 
  Dinâmica de Nucleação e Treadmilling nos Microfilamentos 
nucleação 
(fase lag) 
fase de 
crescimento 
fase de 
equilíbrio 
fase de 
crescimento 
fase de 
equilíbrio 
subunidades de 
actina 
oligômeros 
filamento de actina em 
crescimento 
TREADMILLING TREADMILLING 
filamento de actina em 
crescimento 
FILAMENTO PRÉ-FORMADO – centros de nucleação 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
CATÁSTROFE 
RECUPERAÇÃO 
crescimento rápido – cap de GTP 
perda do cap de GTP 
encurtamento rápido 
recuperação do cap de GTP 
crescimento rápido 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Uma mudança de crescimento para rápido encurtamento 
é denominado de CATÁSTROFE: 
O cap de GTP favorece o 
crescimento rápido! 
  Instabilidade Dinâmica nos Microtúbulos: 
DESPOLIMERIZAÇÃO 
TROCA GDP POR GTP 
Hidrólise de GTP – alteração da conformação das 
subunidades – enfraquecimento das ligações no polímero 
DÍMERO αβ-GTP-TUBULINA 
DÍMERO 
GDP-TUBULINA 
GTP intercambiável 
CRESCIMENTO ENCURTAMENTO 
FILAMENTO 
ESTÁVEL 
CAP DE GTP 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Figure 16-16c Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
CRESCIMENTO ENCURTAMENTO 
  Os processos de nucleação são mediados por estruturas especiais: 
- FILAMENTOS DE ACTINA: complexos ARP e proteínas forminas 
fator de 
ativação 
COMPLEXO ARP 
INATIVO COMPLEXO ARP 
ATIVO 
outras 
proteínas 
monômeros 
de actina 
FILAMENTO DE ACTINA 
NUCLEADO 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
- Os COMPLEXOS ARP 
formam estruturas em 
forma de árvore 
ramificada: 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
É mais eficiente! 
Figure 16-34d Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Este complexo 
nucleador resulta na 
formação de uma rede 
filamentosa na forma de 
gel! 
No entanto, grande 
parte da rede de actina 
é do tipo feixes 
paralelos! 
- Diferente das proteínas FORMINAS, que formarão feixes paralelos: 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Proteínas diméricas! 
Muitas forminas estão associadas 
diretamente à membrana plasmática! 
- MICROTÚBULOS: complexo anel de γ-tubulina (γ-TuRC) 
Proteínas acessórias no 
complexo anel de γ-
tubulina 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Este complexo serve 
como um molde! Centrossomo ou 
centro organizador de 
microtúbulos (MTOC) 
PAR DE CENTRÍOLOS 
(corpúsculo basal) 
COMPLEXOS DE γ-TUBULINA 
MATRIZ DO 
CENTROSSOMO 
- CENTROSSOMO ou CENTRO ORGANIZADOR DE MICROTÚBULOS: 
Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Conformação astral! 
- CENTRÍOLOS: 
Figure 16-31a-b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Table 16-2 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
  Drogas que interferem com a dinâmica do citoesqueleto: 
Os filamentos intermediários são formados por fortes 
contatos laterais: gera resistência 
ESTRUTURA 
DO TIPO 
CORDA 
Figure 16-9 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Os filamentos intermediários são capazes de suportar 
forças de tensão que levariam ao rompimento de 
microtúbulos e filamentos de actina 
8 tetrâmeros = 32 proteínas monoméricas 
Tipos	
  de	
  Filamentos	
  Intermediários	
  
Tipo de FI componentes Localização 
Queratinas Tipo I e tipo II Células epiteliais e 
derivados (cabelo, 
unhas) 
Neurofilamentos NF-L, NF-M, NF-H neurônios 
Vimentinas Vimentina 
Desmina 
Proteína Acídica Glial 
periferina 
 células de origem 
mesenquimal 
Músculo 
Células da glia 
neurônios 
Laminas A, B, C Lâmina nuclear das 
células eucarióticas 
Quera4na	
  
Quera4na	
  faz	
  falta?	
  
Epidermólise bolhosa: formação de bolhas sob pele, devido ao 
acúmulo de fluido extracelular. 
Neurofilamentos	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  	
  proteína	
  acídica	
  glialLaminas	
  
LÂMINA NUCLEAR 
No	
  entanto,	
  os	
  filamentos	
  do	
  citoesqueleto	
  não	
  
conseguiriam	
  executar	
  suas	
  funções	
  na	
  célula	
  
sem	
  a	
  presença	
  de	
  proteínas	
  acessórias	
  e	
  
proteínas	
  motoras….	
  
	
   	
  Cenas	
  do	
  próximo	
  capítulo…