Resumo Biomol Citoesqueleto

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O citoesqueleto e o movimento celular
Citoesqueleto – estrutura dinâmica
Rede de filamentos proteicos que se prolongam no citoplasma de células eucarióticas. 
Responsável por:
Forma da célula - função estrutural
Movimentos celulares – tanto da célula quanto de estruturas internas
Composto por 3 tipos de filamentos proteicos:
Actina
Filamentos intermediários
Microtúbulos
Esses filamentos proteicos estão em conjunto, associados a organelas e à membrana plasmática com proteínas acessórias.
Filamentos de actina/microfilamentos
É actina é uma proteína e é polimerizada para formar filamentos. Esses filamentos formam um rede tridimensional na célula. 
Abundantes junto à membrana plasmática - promovendo suporte mecânico. 
A actina é extremamente abundante em todos os tipos celulares eucarióticos. Mamíferos têm cerca de 6 genes para produção de actina: 4 se referem a células musculares e 2 a não-musculares. 
A actina existe isolada como um monômero na forma globular – actina G. Cada monômero pode interagir com outros dois e formar cadeias por polimerização. Na forma de cadeias, a actina está em sua forma filamentosa – actina F- que parece um dupla-hélice. Como os monômeros são estruturados num mesmo sentido, o filamento adquire polaridade, apresentando extremidades positivas e negativas.
Polimerização ou Nucleação
Começa com formação de agregados de 3 monômeros.
Os filamentos crescem com adição de monômeros em ambas as extremidades. A extremidade positiva é alongada mais facilmente (5 a 10x mais) que a negativa. 
Os monômeros podem se ligar ao ATP para polimerizarem mais rápido.
Processo reversível.
Concentração crítica: há um equilíbrio entre monômeros e filamentos. A polimerização para acontecer depende da concentração de monômeros livres. Já o desarranjo do filamento não depende da concentração de monômeros. O equilíbrio estável existe quando a concentração de monômeros livre é intermediária entre as críticas das duas extremidades (que são diferentes).
Treadmilling: há perda de monômeros na extremidade negativa balanceada pela adição de monômeros na extremidade positiva. Acredita-se que está envolvido na dinâmica do arranjo e desarranjo dos filamentos de actina para promoção de movimento celular e mudança na forma. 
Citocalasina = se liga à extremidade + bloqueando a polimerização
Faloidina = se liga ao filamento impedindo que ele se divida em monômeros.
A regulação da polimerização/despolimerização é feia por proteínas de ligação à actina.
Complexo Arp2/3: ativado, liga-se à extremidade positiva e promove ramificação do filamento.
Fator ADF/cofilina; fator despolimerizador quando se liga à extremidade negativa ou pode separar os filamentos, formando mais extremidades positivas, facilitando a polimerização. 
Os filamentos de actina podem estar na forma de feixe ou de rede. A ligação entre os filamentos depende do tamanho de proteína de interligação. 
Os feixes ainda podem ser divididos em dois tipos: paralelo (filamentos próximos) e contrátil (filamentos mais espaçados).
Existem regiões especializadas da membrana plasmática que têm sítios de adesão para filamentos de actina. Eles ficam ligados entre si por α-actininas e ligados aos sítios de adesão por meio das integrinas. Algumas outras proteínas são intermediárias a essa ligação, como a talina e vinculina. Essa formação também é encontrada nas junções de adesão, pontos de contato entre as células, sendo a conexão entre ambas feitas por caderina.
Projeções da superfície célular
Muitas delas envolvem a actina.	Microvilosidade
Estruturas fixas, permanentes: microvilosidades e estereocílios
Estruturas transientes e envolvidas com locomoção: pseudópodos (movimentação e fagocitose), lamelipódios e filipódios.
Movimento celular
A miosina é uma molécula motora, que é uma proteína que converte energia química em forma de ATP em energia mecânica. Essa é associada à actina na contração muscular, mas também ambas desenvolvem papel importante na divisão celular.
Em células não-musculares, a actina e a miosina atuam nas fibras de estresse (das regiões especializadas da membrana plasmática) e nos cinturões de adesão entre células que se unem. A contração das fibras de estresse permite a célula se movimentar sobre um substrato e a contração dos cinturões permite mudança na forma das células.
Outra aplicação está no anel contrátil formado na mitose que vai estrangular o citoplasma e dividir a célula em duas. 
Filamentos intermediários
Não estão diretamente envolvidos com movimentação celular, mas sim com arcabouço estrutural. 
Compostos por variedade de proteínas expressas em diferentes tipos celulares. Podemos citar as queratinas (presentes em células epiteliais), a vimentina (em células), desmina (célula muscular), proteínas dos neurofilamentos (NF) – em neurônios –, e as lâminas nucleares.
Arranjos
1º estágio: formação de dímeros.
Dímeros se associam de forma antiparalela – tetrâmero.
Tetrâmeros se ligam pelas terminações – protofilamentos.
8 protofilamentos enrolados = estrutura final.
A organização final citada dos filamentos intermediários os torna compostos apolares.
Embora estável, os filamentos intermediários sofrem influência de fosforilação, que pode regular seu arranjo e desorganização dentro da célula. Ex.: lâmina nuclear ao ser fosforilada desfaz o envelope nuclear na mitose.
Organização intracelular
Localização: do núcleo até a membrana plasmática, formando uma espécie de malha.
Associação possível com outros elementos do citoesqueleto.
Estruturas que ajudam no ancoramento dos filamentos intermediários: desmossomos e hemidesmossomos.
Desmossomos: junções entre células na qual o contato é feito por proteínas semelhantes às caderinas. 
Hemidesmossomos: junções entre células epiteliais e tecido conjuntivo subjacente.
Desmina: nos músculos, interliga as ações individuais de elementos contráteis.
Neurofilamenttos: muitos importantes para suporte e estabilidade mecânica da célula nervosa, são abundantes em neurônios motores.
 Epidermólise bolhosa simples (EBS): doença na qual há mutação dos genes da queratina, interferindo no arranjo normal dos filamentos de queratina. 
 Esclerose amiotrófica lateral (ALS): há perda progressiva de neurônios motores resultantes do acúmulo e arranjo anormal dos neurofilamentos.
Microtúbulos
Cilindros ocos.
Dinâmicos: envolvidos na movimentação celular – locomoção, transporte intracelular de organelas e separação dos cromossomos na mitose.
Compostos pela proteína tubulina. Três tipos de tubulina estão presentes na célula: no microtúbulo temos dímeros de α-tubulina e β-tubulina. No centrossomo especificamente ocorre a γ-tubulina.
A polimerização dos dímeros de tubulina gera os microtúbulos, que são estruturas polares (extremidade positiva cresce rápido e extremidade negativa cresce devagar).
As duas proteínas do dímero podem se ligar à GTP. Contudo, quando β-tubulina se ligado ao GTP, há hidrólise GTPGDP, o que enfraquece a ligação da tubulina com suas semelhantes, favorecendo a despolimerização. Assim, também podemos dizer que o treadmilling ocorre com os microtúbulos:
Extremidade positiva: recebe constantemente e tubulina ligada à GTP
Extremidade negativa: perde tubulina ligada à GDP
Instabilidade dinâmica: a hidrólise do GTP vai fazer com que o microtúbulo alterne ciclos de encolhimento e crescimento.
 adiciona mais GTP do que é hidrolisado: microtúbulo cresce
 polimerização diminui: sai tubulina da extremidade negativa, microtúbulo encurta.
Os microtúbulos se renovam rapidamente dentro da células.
Colchicina e colcemida: se ligam à tubulina e impedem polimerização do microtúbulo, impedindo prosseguimento da mitose.
Vincristina e vimblastina: drogas usadas contra o câncer, por barrar células que se dividem muito.
Taxol: bloqueia a divisão celular por estabilizar os microtúbulos.
Centro Organizador de Microtúbulos (COM): estrutura a partir da qual os microtúbulos se alongame a extremidade negativa está ancorada. Nos animais, é o centrossomo. Na mitose, os microtúbulos vão crescer dos centrossomos duplicados para gerar os fusos mitóticos.
Os centrossomos geralmente têm um par de centríolos perpendiculares um ao outro. O centríolo são cilindros formando por nove tripletes de microtúbulos. São necessários para formar corpos basais, cílios e flagelos. 
Por apresentarem instabilidade dinâmica, os microtúbulos geralmente estão desorganizados no interior da célula. Existem proteínas chamadas proteínas associadas aos microtúbulos (MAPS) que se ligam a eles e modificam sua estabilidade. A atividade dessas proteínas é regulada por fosforilação e as mais bem caracterizadas proteínas são MAP-1, MAP-2, MAP-4 e tau. Esta última está relacionada com Alzheimer.
Função dos microtúbulos: promover movimentos celulares – transporte intracelular, posicionamento de vesículas envoltas por membranas e organelas, separação dos cromossomos na mitose e batimento de cílios e flagelos.
O movimento promovido pelos microtúbulos ocorre com o auxílio das proteínas motoras cinesinas e dineínas. Elas se movimentam geralmente em sentidos opostos: a cinesina em direção à extremidade positiva e a dineína para a negativa.
A cabeça da cinesina – que é o domínio motor – se liga a microtúbulos e ao ATP. Sua porção caudal é a responsável por se ligar a outros componentes que serão transportados. Esse princípio se aplica da mesma forma para a dineína. 
Transporte de vesículas: nos neurônios observa-se que vesículas secretoras de neurotransmissores vão do corpo celular para o axônio por meio da cinesina; no sentido oposto, a dineína transporta vesículas de endocitose do axônio para o corpo celular.
 
Cílios e flagelos
Projeções de membrana plasmática baseadas em microtúbulos.
Os cílios possuem movimento de vai-e-vem coordenado, fazendo as células se moverem através de fluidos e fluidos se moverem pela superfície celular.
 Células ciliadas do trato respiratório: seu movimento retira muco e poeira do trato respiratório.
Os flagelos são mais compridos que os cílios e possuem movimento ondulatório ou batimentos.
Axonema: estrutura fundamental de ambos. Nela os microtúbulos estão na disposição “9+2” – 9 duplas externas e uma central. 
Extremidades negativas dos microtúbulos dos cílios e flagelos estão ancoradas no corpo basal. Este vai organizar os microtúbulos no axonema. 
Movimento: ocorre quando um par de microtúbulos externo desliza em relação ao outros pares, sendo o movimento dirigido pela dineína axonemal. 
	
Transporte Vesicular
O transporte do RE para o Golgi e do Golgi para outros compartimentos que contenham membranas ocorre pelo brotamento e fusão de vesículas de transporte. É um transporte altamente organizado. 
Há vias secretórias e vias endocíticas.
Para o transporte ocorrer, somente as proteínas adequadas a seu alvo devem estar dentro da vesícula. 
As vesículas que saem das membranas geralmente são revestidas por uma capa proteica. Essa capa é perdida após a vesícula sair de sua organela de origem. Função da capa: dar forma a vesícula e atrair moléculas para o transporte.
Há vários tipos de revestimento, sendo a cápsula de clatrina bem estudada. Na formação dessa cápsula, a proteína dinamina atua como constritora do anel da cápsula.
Adaptinas são proteínas que vão segurar a capa de clatrina à vesícula e selecionar moléculas que serão carregadas no transporte. Elas se ligam aos receptores de carga que se encaixam com moléculas de carga cuja informação carregada são sinais de transporte.
Como essa capa de clatrina ocorre tanto na endocitose quando na secreção, as adaptinas desses processos são diferentes. 
Vesículas COP-revestidas: transporte de moléculas do RE para Golgi e no perímetro do próprio Golgi.
Saindo de sua origem, a vesícula geralmente é transportada por proteínas motoras que estão no citoesqueleto. Em seu local de chegada, deve haver um reconhecimento da membrana-alvo para a vesícula se fundir a ela. Isso ocorre graças a duas proteínas:
Rab: estão na superfície da vesícula e cada organela e cada tipo de vesícula têm um tipo de proteína. Devem ser reconhecidas por proteínas de aprisionamento da membrana-alvo.
SNAREs: proteínas transmembrana, que estão na vesícula. Interage com a SNARE da membrana, ajudando no ancoramento da vesícula em seu local.
Após o ancoramento deve haver fusão de membranas, que nem sempre é imediata. A fusão depende de uma grande aproximação das duas membranas bilipídicas e conta com ajuda de v-SNAREs e t-SNAREs que “puxam” a vesícula para perto de membrana-alvo. Essa aproximação exige que a parte hidrofílica das membranas seja perdida.
Vias secretoras
Maioria das proteínas que entram no RE são quimicamente modificadas.
Mudanças: 
Formação de pontes dissulfídicas – para estabilizar estruturas de proteínas que possam encontrar mudanças de ph e enzimas degradativas no exterior da célula.
Glicosilação: ligação de cadeias curtas de oligossacarídeos resultando em glicoproteínas. O açúcar terá como funções proteger a proteína de degradação, retenção da proteína até ser adequadamente processada ou funcionar como sinal de transporte. 
O oligossacarídeo é ligado ao lipídio dolicol.
Uma cadeia de asparagina é identificada na proteína e ao seu grupo amino o oligossacarídeo é adicionado. A região que receberá açúcar da proteína é definida por uma sequência de 3 aminoácidos sendo que um deles é a asparagina. 
As cadeias laterais que se ligam ao grupo amino são chamadas de N-ligadas.
Destino da proteína
A proteína pode ficar dentro do RE, sendo retida por uma sequência C-terminal que atua como sinal de retenção no RE. Contudo, a maioria delas sai do RE. A saída delas é controlada. Proteínas que foram processadas incorretamente permanecem dentro do RE por ligação a proteínas chaperonas que estão aí dentro. A retenção ocorre até que o processamento correto ocorra, se não ocorrer, o destino é a degradação. 
 Fibrose cística: a proteína de transporte na MP é levemente malformada, mas é retida no RE. A proteína mesmo ativa não tem condições para atuar.
Resposta de proteína desenovelada (UPR): quando a produção proteica da célula é muito grande, o RE pode ficar sobrecarregado, resultando em problemas de transporte e processamento das proteínas = acúmulo de proteínas mal enoveladas. Isso ativa atividade de transcrição – o UPR – que vai até o núcleo induzir produção de mais chaperonas e outros componentes. Em suma, isso permite expansão do RE, permitindo às células adequá-lo às suas necessidades. 
O aparelho de Golgi costuma estar próximo do núcleo. É um composto por cisternas organizadas em pilhas, cujo número de cisternas que as compõem é variável. Contêm duas faces:
CIS= face de entrada, voltada para o RE.
 proteínas que entram por aqui podem seguir adiante ou voltarem para RE e lá serem retidas.
TRANS= face de saída, mais próxima da membrana plasmática. 
 proteínas que daqui saem vão para lisossomos ou superfície celular.
As proteínas viajam entre as cisternas com a formação de vesículas de uma cisterna que se fundem com a próxima. 
Via constitutiva de exocitose: via pela qual proteínas saem do Golgi e se fundem com membrana plasmática. Por meio dela a membrana plasmática pode ser suprida com proteínas e lipídios – via que a permite crescer antes da divisão celular. A secreção também faz parte dessa via e consiste em liberação das proteínas para o exterior. Essa via também é chamada de via padrão, pois não requere uma sequência sinal para ocorrer.
Via regulada de exocitose: ocorre em células especializadas em secreção. As vesículas ficam acumuladas na membrana plasmática esperando um sinal extracelular para se fundirem à ela e liberar seu conteúdo. 
Vias endocíticas
O material é progressivamente englobado pela membrana plasmática que se invagina até formar uma vesícula intracelular. Daí o material vai para o lisossomo, onde é digerido, e depois é encaminhado para o citosol.
Dois tipos principaisde endocitose:
Pinocitose= ingestão de líquido e moléculas por pequenas vesículas.
Fagocitose= ingestão de partículas grandes por meio de grandes vesículas.
A fagocitose pode ser um instrumento para nutrição em eucariotos unicelulares ou como proteção contra infecções. Esta última ocorre quando células do sistema imune englobam microrganismos e os digerem. A fagocitose dessas células também é usada para limpeza de células mortas/defeituosas ou restos celulares.
A pinocitose tem condução principalmente por vesículas contendo clatrina. O líquido que entra na célula é balanceado pelo líquido que dela sai por exocitose. A pinocitose é indiscriminada.
Em células animais, ocorre a endocitose mediada por receptor. É um processo no qual as macromoléculas são reconhecidas por receptores, com formação de um complexo, que será englobado. A via de captação do colesterol envolve esse fenômeno, assim como a captação de vitamina e ferro. O vírus da gripe e da AIDS se utilizam dessa via para entrarem nas células.
A principal estação de distribuição da via endocítica é o endossomo. Ele é mantido ácido em seu interior por uma bomba de prótons que gasta ATP. A acidez é importante para os receptores liberarem sua carga ligada. O rumo do receptor depende de seu tipo, havendo três possíveis desfechos:
Receptor é devolvido à membrana plasmática
Receptor é degradado nos lisossomos
Transcitose: receptor vai para região diferente da membrana plasmática, transportando moléculas carga de um espaço extracelular para outro.
Se a molécula carga continuar ligada ao seu receptor, ela vai para o mesmo destino que ele.
Lisossomos
São sacos membranosos com enzimas hidrolíticas em seu interior, cujo funcionamento é satisfatório em pH ácido. Esse pH é mantido por uma bomba de dirigida por ATP em sua membrana.
As proteínas da membrana lisossômica são bastante glicosiladas em seu interior para que as enzimas hidrolíticas não as destruam. 
Autofagia= via pela qual o lisossomo degrada componentes velhos da própria célula.