CITOESQUELETO, resumo

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UNIVERSIDADE DE ITAÚNA
MEDICINA
CITOESQUELETO
Generalidades sobre o esqueleto da célula, microfilamentos, filamentos intermediários e microtúbulos.
Itaúna-MG
2017
CITOESQUELETO
O cito esqueleto é um sistema de proteínas filamentosas, é constituído por três sistemas de filamentos: microtúbulos, microfilamentos e filamentos intermediários. O cito esqueleto realiza uma série de eventos celulares dinâmicos, tais como: a divisão celular, o transporte intracelular de vesículas, o movimento flagelar ou ciliar, mobilidade celular e a fagócitos. Sendo importante, ainda, para a determinação do formato celular e por conferir proteção do formato celular e por conferir proteção contra estresses mecânicos. É responsável pela localização do núcleo, das organelas, vesículas de secreção e outros componentes celulares, define também o formato especifico de cada célula, e age em movimentos como contração e deslocamentos internos de organelas. Além disso, participa como facilitador do tráfego intracelular de neurotransmissores e outras macromoléculas, função ainda a ser melhor explorada e compreendida.
MICROFILAMENTOS
O citoesqueleto é uma rede complexa constituída de microtúbulos, microfilamentos e filamentos intermediários. Essas proteínas estruturais condicionam a forma das células e, junto com as proteínas motoras, possibilitam os movimentos de organelas e vesículas citoplasmáticas. O citoesqueleto é responsável também pela contração celular e pela movimentação da célula inteira, como no movimento ameboide, por exemplo.
Os microfilametos participam da movimentação celular e são constituídos pela proteína actina.
A atividade contrátil do musculo resulta primariamente da interação de duas proteínas: actina e miosina. A actina está presente no músculo como filamentos finos (5 a 7nm de diâmetro) compostos de subunidades globulares organizadas numa hélice de dois fios. Estudos estruturais e bioquímicos mostraram que existem diversos tipos de actina e que esta proteína está presente no citoplasma de todas as células. No citoplasma, os microfilamentos podem organizar-se de diversas maneiras. No músculo estriado eles assumem uma estrutura paracristalina, em associação com filamentos grossos (16nm) de miosina. Na maioria das células, a actina constitui uma rede no citoplasma e forma uma delgada camada próxima à superfície interna da membrana plasmática, denominada córtex celular. A actina do córtex celular participa de diversas atividades, como endocitose, exocitose e migração das células. Também se encontram microfilamentos de actina associados a organelas, vesículas e grânulos citoplasmáticos. Esses filamentos produzem correntes citoplasmáticas que transportam diversas moléculas e estruturas. No final da divisão celular, microfilamentos de actina associados a miosina formam uma cinta cuja constrição resulta na divisão das células mitóticas.
Enquanto os filamentos de actina nas células musculares são estruturalmente estáveis, os das células não-musculares se dissociam e reorganizam com grande facilidade. A polimerização dos microfilamentos é influenciada por pequenas variações no teor de Ca2+e AMP cíclico. As células possuem também muitas proteínas que são capazes de associação com a actina e participam da regulação da polimerização e agregação lateral dos microfilamentos. A importância dos mecanismos de controle da formação e desmonte dos microfilamentos fica clara quando se constata que apenas metade das moléculas de actina estão sob a forma de microfilamentos. A atividade contrátil dos microfilamentos depende da interação de actina com a miosina.
 
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
COMPOSIÇÃO
 Formados por proteínas diferentes, mas que tem em comum a maneira como são formadas e muitas das suas propriedades e funções dentro da célula. Por exemplo, em humanos cerca de 70 genes codificam proteínas que formam filamentos intermediários, e estas estão distribuídas em grandes famílias de proteínas, como as queratinas, vimentinas, desminas e laminas. Todos estes filamentos são semelhantes e apresentam muitas características em comum, já que a estrutura das suas proteínas é semelhante: elas apresentam um domínio central alongado o qual é conservado em todas, e as extremidades N e C-terminal globulares, estas diferem de acordo com a proteína e assim conferem a especificidade do filamento. Os filamentos são formados a partir de proteínas de uma mesma família, e não são encontrados filamentos mistos. Já proteínas de uma mesma família podem interagir na formação dos dímeros, formando heterodímeros, como ocorre na formação de filamentos de queratinas. Os filamentos intermediários são classificados de acordo com as proteínas que os formam.
Os tipos de proteínas dos filamentos intermediários são: 
Tipo I (ácidas) Tipo II (básicas): 
Queratinas- organizam-se como heteropolímeros dos tipos I e II. Diferentes tipos são co-expressas em células epiteliais, no pelo e nas unhas. 
Tipo III (podem se auto agregar em homopolímeros):
Vimentina: presente em células de origem mesenquimal. 
Desmina: um componente dos discos Z de células musculares estriadas e células musculares lisas. 
Proteína ácida fibrilar glial: presente em astrócitos. 
Periferina: um componente de axônios no sistema nervoso periférico. 
Tipo IV
Neurofilamentos: três formas co-expressas e formando heteropolímeros em neurônios. 
- Internexina: componente de neurônios em desenvolvimento. 
Tipo V
Lamina A e Lamina B: presentes na lâmina nuclear associada à membrana interna do envoltório nuclear, mantêm a integridade do envoltório nuclear. 
DISTRIBUIÇÃO PELA CÉLULA
Os filamentos intermediários formam redes proteicas distribuídas pelo citossol, as quais também estão presentes no envoltório nuclear. São encontrados em abundância em células submetidas a estresse mecânico, como células musculares, epiteliais, axônios e células nervosas. Já em outros tipos celulares distintos dos citados, os filamentos intermediários podem ser encontrados na lâmina nuclear e nenhum filamento intermediário no citossol. As queratinas de filamentos intermediários do tipo I e do tipo II formam tonofilamentos associados a moléculas nas placas citoplasmáticas de desmossomas e hemidesmossas, as proteínas que possuem sítios de ligação entre os filamentos intermediários e a esses elementos são as da família das plaquinas. Elas também podem associar os filamentos às junções celulares. 
INSTABILIDADE/ ESTABILIDADE
Os filamentos intermediários formam estruturas semelhantes a cordas ou cabos de aço, com fitas longas “enroladas” entre si. As fitas correspondem a proteínas fibrilares alongadas, que interagem entre si pelo domínio central formado por α hélices que favorecem a interação entre eles. O entrelaçamento de dois domínios centrais leva a formação de dímeros, os quais interagem lateralmente com outros dímeros formando tetrâmeros. Estes tetrâmeros são solúveis e considerados as subunidades funcionais dos filamentos intermediários, análogos aos monômeros de actina e ao dímero de α e β tubulina. Na formação dos tetrâmeros os dímeros apontam para direções opostas, o que faz com que as extremidades dos tetrâmeros sejam iguais, não conferindo polaridade a estes filamentos. A associação de 8 tetrâmeros forma os filamentos semelhantes a cordas. Portanto, a associação das subunidades desencadeia a formação dos filamentos. O crescimento dos filamentos pode ocorrer igualmente a partir das suas duas extremidades.
<KIERSZENBAUM, A.L. Histologia e Biologia Celular: uma introdução à patologia. 2ª edição, Tiragem Eletrônica - Mosby Elsevier. Capítulo 1. Epitélio. Pág. 34>
Depois de formados os feixes de filamentos podem interagir lateralmente formando estruturas mais robustas e resistentes, notados em certos neurofilamentos que conferem estabilidade aos processos neuronais mais longos. Tais feixes podem ainda ser estabilizados e reforçados por proteínas acessórias, como a plectina, que conecta filamentos entre si e também filamentos aos microtúbulos,filamentos de actina e proteínas dos desmossomos. Outra proteína acessória é a flagrina a qual liga filamentos de queratina presentes nas células do epitélio formador da pele, conferindo a esses filamentos o arranjo espacial necessário para formação da pele.
Os filamentos intermediários não se associam à nenhuma proteína motora diretamente, porém os mesmos podem ser “carregados” por proteínas motoras associadas aos microtúbulos. Por essa lógica, eles são considerados mais estáveis e menos dinâmicos que os microtúbulos e filamentos de actina, e configuram-se como resistentes a altas temperaturas e concentração de sais.
FUNÇÕES ESPECÍFICAS 
Confere resistência mecânica à célula, sendo os filamentos mais duráveis e resistentes dentre todos, ainda são muito flexíveis, o que possibilita resistência a estiramentos de até 3X seu comprimento original. Os filamentos intermediários não estão diretamente envolvidos com a motricidade celular, eles proporcionam resistência mecânica a células e tecidos. 
MICROTÚBULOS
Os microtúbulos são formados pela associação dímeros proteicos dispostos em hélice. São constituídos por duas cadeias polipeptídicas de estruturas semelhantes mas não idênticas, chamadas de tubulina alfa e beta que se juntam para formar os dímeros. Em corte transversal ao microtúbulo, sua parede, normalmente mostra-se constituída por um anel com 13 dímeros, embora também seja possível observar microtúbulos com 11 a 16 dímeros. Os microtúbulos estão em constante reorganização, crescendo por uma de suas extremidades graças à polimerização local dos dímeros de tubulina, e diminuindo na outra extremidade, onde predomina a despolarização. A extremidade que mais cresce é denominada extremidade mais (+) e a outra é extremidade menos (-). O processo de alongamento e encurtamento dos microtúbulos são devido ao desequilibro entre polimerização e despolimerização.
<JUNQUEIRA, Biologia celular e molecular, nona edição, capitulo 7 – Bases moleculares do citoesqueleto e dos movimentos celulares, pagina 122, 123>
As proteínas acessórias que se ligam lateralmente aos microtúbulos podem estabilizar ou intermediar a interação deles com outros componentes celulares. Essas proteínas são chamadas de proteínas associadas aos microtúbulos ou MAPs, e uma parte se liga a um microtúbulo e outra se liga a outro microtúbulo ou a diferentes componentes celulares. 
As proteínas acessórias motoras permitem que os microtúbulos sirvam de via de tráfego e posicionamento de vesículas e organelas dentro das células. Elas se ligam em um domínio ao microtúbulo e no outro domino elas se ligam a organelas, vesículas membranosas ou outros microtúbulos. A partir da hidrólise de ATP elas alteram sua conformação e conseguem se mover sobre os microtúbulos. Existem dois grupos de proteínas motoras, que se diferenciam pela direção que seguem nos microtúbulos, são elas: cinesinas, que vão para o sentido mais (+) dos microtúbulos e as dineínas, que vão para à extremidade menos (-) dos microtúbulos.
Nas células, a estabilidade dos microtúbulos é muito variável. Os dos cílios são muito estáveis, os do fuso mitótico se formam na mitose e se desfazem com o término desse processo, enquanto os microtúbulos dispersos no citoplasma têm vida ainda mais curta.
	Os microtúbulos participam da movimentação dos cílios e flagelos, transporte intracelular de patículas, deslocamento dos cromossomos na mitose, estabelecimento e manutenção na forma das células.
	Diversas moléculas agem nos microtúbulos, interferindo no papel dessas estruturas nos processos celulares dos quais eles participam. Estudos mostraram que a colchicina se combina especificamente com os dímeros de tubulina e causam o desaparecimento dos microtúbulos menos estáveis, como os do fuso mitótico. Os microtúbulos dos cílios e flagelos, são resistentes à colchicina. Outra molécula que interfere nos microtúbulos é o taxol. O taxol acelera a formação de microtúbulos e os estabiliza, interrompendo a despolimerização.
	Cada célula possui um par de centríolos, que se localizam no centrossomo. O centrossomo é constituído por material amorfo, onde se origina os microtúbulos.
	Cada centríolo é constituído por material amorfo no qual estão colocados 27 microtúbulos. Esses microtúbulos dispõem-se em 9 feixes, cada um com 3 microtúbulos paralelos. Os 3 microtúbulos de cada feixe são presos entre si.
<JUNQUEIRA, Biologia celular e molecular, nona edição, capitulo 7 – Bases moleculares do citoesqueleto e dos movimentos celulares, pagina 122>
	Os corpúsculos basais, nos quais se inserem os cílios e os flagelos, tem a mesma estrutura dos centríolos.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
JUNQUEIRA, L.C.U. & CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular . 9ª Ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012.
KIERSZENBAUM, B. L. Histologia e biologia celular: uma introdução à patologia. 2º Ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2008.
CORTEZ, B.A. Atlas Interativo de Microscopia Eletrônica. Citoesqueleto. ICB- USP. São Paulo: Editora USP. Disponível em<http://lab-siviero.icb.usp.br/biocel/modulos/Citoesqueleto/> Acesso em: 22/09/2017.