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Citoesqueleto I: Filamentos de actina Luana Borba luanaborba@biof.ufrj.br Email da disciplina Biocelxerem2016.2@gmail.com UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO POLO DE XERÉM DISCIPLINA: BIOLOGIA CELULAR 2016.2 O citoesqueleto é responsável pela sustentação, forma e movimentação Funções do citoesqueleto: Sustentação da célula Forma da célula Movimentos celulares: Separa os cromossomos durante a mitose e divide a célula - Projeções, movimento ciliar e flagelar; - Tráfego intracelular de organelas e vesículas; - Contração das células musculares - Forma; - Polaridade; - Disposição das organelas; - Resistência mecânica; - Adesão. O citoesqueleto é dinâmico, porém é capaz de formar estruturas estáveis Filamentos de actina (microfilamentos) diâmetro de 5-9 nm Filamentos intermediários diâmetro de 10 nm Microtúbulos diâmetro de 25 nm + proteínas motoras, reguladoras e adaptadoras Componentes do citoesqueleto Componentes do citoesqueleto microtúbulos microfilamentos filamentos intermediários Suporte e resistência mecânica Posição das organelas e transporte intracelular Forma da superfície celular e locomoção da célula Componentes do citoesqueleto Filamentos de actina, microtúbulos e filamentos intermediários de uma célula estão associados e suas funções são coordenadas entre si. Filamentos de actina (microfilamentos) Filamentos de actina (microfilamentos) Dinâmica dos microfilamentos é responsável pelo movimento celular Filamentos de actina (microfilamentos) Actina é uma proteína abundante (uma das principais proteínas celulares) e conservada. Já foram descritas pelo menos 6 diferentes isoformas de actina, e as principais são: - α actina (células musculares – estruturas contráteis); - β actina (córtex e lamelipódios); - γ actina (fibras de tensão) Monômeros de actina polimerizam para formar os filamentos de actina G actina : monômeros de actina ligados ao ATP F actina : actina incorporada ao filamento, ligada ao ADP Actina pode estar ligada ao ATP ou ao ADP Quando não está ligada a ATP ou ADP , actina desnatura. Dinâmica dos filamentos de actina Actina G (ligada ao ATP) hidrolisa o ATP quando é incorporada ao filamento → Actina F (ligada ao ADP). Dinâmica dos filamentos de actina Os filamentos crescem pela adição reversível de monômeros em ambas extremidades, mas uma das extremidades cresce mais rápido (até10x). Estrutura dos filamentos de actina Monômeros podem ser adicionados (ou removidos) de qualquer uma das extremidades do filamento, mas existe maior probabilidade de incorporação de novos monômeros a uma das extremidades (+). Esta extremidade de crescimento está, em geral, voltada para a membrana plasmática. +- O processo de treadmilling controla a polimerização/dissociação Filamentos de actina parecem sofrer predominantemente o processo de treadmilling → um filamento é polimerizado em uma extremidade enquanto uma dissociaçao ocorre na outra. Proteínas se associam aos microfilamentos e controlam a polimerização A formação do filamento começa com a agregação de 3 monômeros de actina (nucleação). Complexo ARP (proteínas relacionadas a actina) e forminas. Nucleação dos filamentos de actina Complexo ARP Complexo ARP (complexo Arp2/Arp3) → nucleação do crescimento do filamento de actina a partir da extremidade (-), permitindo uma rápida extensão na extremidade (+). Complexo ARP promove a formação de uma rede ramificada Complexo ARP induz o crescimento de um novo filamento de actina mais eficientemente quando já está ligado a um filamento de actina já existente. Nucleação dos filamentos de actina: Forminas - Forminas nucleam o crescimento de filamentos retos e não- ramificados. - Ligam-se a extremidade (+). - Pertencem a uma grande família de proteínas diméricas. A disponibilidade de monômeros também influenciará a polimerização Além da nucleação, outro fator que influenciará no crescimento do filamento de actina é a disponibilidade dos monômeros de actina. Timosina → liga-se aos monômeros de actina e impede a polimerização Profilina → liga-se aos monômeros de actina e favorece sua polimerização Outras proteínas influenciam na estabilidade do microfilamento Os filamentos de actina podem apresentar diferentes arranjos na célula Proteínas se associam aos microfilamentos → diferentes arranjos Diferentes arranjos dos filamentos de actina são gerados dependendo da proteína que se associa a eles → diferentes funções ERM: ezirina, radixina, moesina ativaçao de ptns ERM : protrusões da superfície celular Proteínas ERM ligam os filamentos de actina à membrana plasmática Proteínas motoras (motores moleculares) Miosinas são as proteínas motoras dos filamentos de actina Estruturas das miosinas → cadeias pesadas e leves + domínio motor (cabeças). Existem diferentes miosinas e cada uma apresenta uma estrutura característica Existem diferentes miosinas, que desempenham diferentes funções Dependendo da sua estrutura, a miosina poderá ‘puxar” ou “caminhar” sobre o filamento. Miosina I: células não-musculares Miosina II: atividade contráctil Miosina V: transporte de organelas Miosina VI: move-se em direção a entremidade (-) (exceção) Ciclo da miosina 1.Miosina está firmemente ligada ao microfilamento quando não está associada ao nucleotídeo; 2. Associação de ATP a miosina promove seu desligamento e provoca uma leve modificação conformacional; 3. A hidrólise do ATP promove uma alteração na conformação (cabeça se desloca ~5nm no filamento); 4. Ligação fraca da miosina ao filamento provoca a liberação de Pi, e a cabeça de miosina liga-se fortemente ao filamento. Essa ligação desencadeia o movimento de potência (mudança conformacional geradora de força); 5. Miosina perde o ADP e encontra-se firmemente ligado ao microfilamento. Miosina I - Transporte de vesículas e organelas ao longo dos filamentos de actina - Fagocitose - Pseudópodes - Microvilosidades Miosina II - Movimento celular Dinâmica dos filamentos de actina em lamelipódio Building the actin cytoskeleton: filopodia contribute to the construction of contractile bundles in the lamella – Nemathova et al 2008 Miosina V Miosina II - Citocinese Anel contrátil, formado de filamentos de actina e miosina II, separa a célula em duas (citocinese), após a mitose. Miosina II e contração muscular As unidades contráteis da célula muscular (miofibrilas) contém sarcômeros. Miosina II e contração muscular As unidades contráteis da célula muscular (miofibrilas) contém sarcômeros. Sarcômeros são formados por actina, miosina II e proteínas associadas. Miosina II e contração muscular Titina: agem como “molas” Nebulinas: determinam o comprimento dos filamentos de actina Tropomodulina: capeia a extremidade (-) dos filamentos de actina Deslizamento da miosina II sobre os filamentos de actina Contração muscular encurtamento dos sarcômeros Vídeo: Contração muscular do sarcômero A contração muscular se inicia com o aumento de Ca2+ A contração muscular se inicia com o aumento de Ca2+ Troponina ligada ao Ca2+, desliga-se da actina Na presença de Ca2+, troponina desliga-se do filamento de actina, permitindo que tropomiosina volte a sua posição normal e assim a miosina é capaz de interagir com a actina.Capítulo 16 – O citoesqueleto. Biologia Molecular da Célula, 2008. Bibliografia
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