Junções e matriz extracelular

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Junções	celulares,	adesão	celular	e	
matriz	extracelular	
Junho 2017 
Prof. Dr. Luis Lamberti P. da Silva 
Figure 19-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Tecido Conjuntivo 
 
•  Células esparsamente distribuídas 
•  Matriz abundante 
•  Matriz suporta o estresse mecânico 
Tecido Epitelial 
 
•  Células fortemente unidas 
•  Matriz escassa: lâmina basal 
•  Células suportam o estresse mecânico 
Classificação Funcional das Junções Celulares 
Junções Ocludentes 
“Selam” o espaço entre células em um epitélio evitando a 
difusão indiscriminada de moléculas 
Junções de Ancoramento 
Conectam mecanicamente as células (e seu citoesqueleto) 
às células vizinhas ou à matriz extracelular 
Junções formadoras de canais Criam estruturas (canais) 
que permitem a passagem de material entre o citoplasma 
de células adjacentes (ex. Gap junctions) 
Junções transmissoras de sinal 
Permitem a transmissão de sinal em regiões de contato 
célula-célula (sinapses neurais, sinapses imunológicas) 
Junções ocludentes 
 
•  Junções compactas (Tight Junctions) – em vertebrados 
•  Junções Septadas – em invertebrados 
Jejuno 
Epitélio intestinal 
Epitélios são estruturas polarizadas 
Junções		ocludentes	permitem	a	formação	de	uma	barreira	
com	permeabilidade	sele9va	através	das	camadas	de	células	
epiteliais			
Transporte Transcelular 
Junção 
ocludente 
-  Espaços entre as células devem ser 
selados para evitar que moléculas 
transportadas não retornem ao lúmen do 
intestino. 
-  Selagem não é absoluta 
 
- Barreira contra a difusão (migração) de 
proteínas de membrana entre domínios 
apical e basolateral da MP 
 
- Manutenção da polaridade da célula 
- Transporte Paracelular (passagem de 
nutrientes entre as células) 
Figure 19-24 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Junções		compactas:	barreiras	à	difusão	de	soluto	
Molécula 
traçadora 
aplicada na região 
apical 
Molécula 
traçadora 
aplicada na região 
basolateral 
Modelo	de	uma	Junções		compacta	
Microvilosidades 
Junção 
Compacta 
Interação entre 
proteínas de células 
adjacentes 
Espaço 
intercelular 
Fitas de proteínas da 
junção compacta 
Os domínios extracelulares destas 
proteínas interagem para bloquear o 
espaço intercelular 
-  Claudinas – principal componente 
da junção 
-  Ocludinas 
-  Proteínas ZO (zona ocludente) são 
intracelulares e ancoram as fita ao 
citoesqueleto de actina 
Junções de Ancoramento 
•  Adesão célula-célula 
Mediada por filamentos de actina: junção aderente 
Mediada por filamentos intermediários: desmossomos 
 
•  Adesão célula-matriz extracelular 
Mediada por filamentos de actina: ex. adesão focal 
Mediada por filamentos intermediários: hemidesmossomos 
Junções	de	ancoramento	no	epitélio	
 
A bicamada lipídica é tênue e 
imprópria para transmitir força 
mecânica entre células. 
•  acorrentam membrana plasmática ao citoesqueleto 
•  acorrentam o citoesqueleto de uma célula ao de outra célula 
• acorrentam a célula à matriz extracelular 
Amplamente distribuídas nos tecidos animais – suporta estresse mecânico 
Presentes em grande quantidade tecido cardíaco, músculo e epiderme 
Proteínas	transmembrana	de	adesão	ligam	o	citoesqueleto	a	
estruturas	extracelulares	
Caderinas (Célula- célula) 
 
• Junções aderentes – 
• filamentos de actina 
 
• Desmossomos – 
• filamentos intermediários 
 
 
Integrinas (Célula-matriz 
extracelular): 
 
• Junção célula-matriz ligada por 
actina ex. Adesões focais 
•  filamentos de actina 
 
• Hemidesmossomos – 
• filamentos intermediários 
 
Caderinas	e	adesão	célula-célula	
NOME LOCALIZAÇÃO PRINCIPAL JUNÇÕES 
ASSOCIADAS 
FENÓTIPO QUANDO INATIVADO 
EM CAMUNDONGOS 
Caderinas clássicas 
Caderina-E epitélio junções aderentes morre no estágio de blastocito, o 
embrião não sofre compactação 
Caderina-N neurônios, músculo cardíaco e 
esqueléticos, cristalino e 
fibroblastos 
junções aderente e 
sinapses químicas 
embriões morrem por defeitos 
cardíacos 
Caderina-P placenta, epiderme, epitélio da 
mama 
junções aderentes desenvolvimento anormal de 
glândula mamária 
Caderina-VE células endoteliais junções aderentes desenvolvimento vascular anormal 
 (apoptose das células endoteliais) 
Caderinas não-clássicas 
Desmocolina pele desmossomos desconhecido 
Desmogleína pele desmossomos doença bolhosa de pele por perda de 
adesão célula-célula dos queratinóc. 
Caderina-T neurônio e músculo nenhuma desconhecido 
Fat (em Drosophila) 
 
epitélio e SNC nenhuma aumento dos discos marginais e 
tumores 
Protocaderinas neurônios sinapses químicas desconhecido 
Alguns membros da superfamilia das caderinas 
Mais de 180 proteínas em humanos 
Caderinas	medeiam	adesão	homo>lica	
Figure 19-13 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
- O tipo de caderina 
 
 
 
 
 
 
- O nível de expressão da mesma caderina 
Células em cultura organizam-se de acordo com: 
Separação celular em grupos dependente de caderinas 
Figure 19-12 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Mudança no padrão de expressão de caderinas durante a 
construção do sistema nervoso 
Caderina E Caderina N 
ectoderma tubo neural 
Células da 
crista neural 
Estrutura e função das caderinas 
•  Domínio extracelular de uma caderina clássica 
interação entre duas caderinas de células vizinhas 
 
A ligação de Ca++ fornece rigidez a 
molécula de caderina 
Estrutura e função das caderinas 
•  Em uma junção típica várias moléculas de caderina 
estão dispostas em paralelo 
“Princípio de Velcro” 
 
Fornece forca mas pode ser facilmente desmontada 
por separação seqüencial das moléculas (estrutura 
dinâmica!!!) 
Proteínas	transmembrana	de	adesão	ligam	o	citoesqueleto	a	
estruturas	extracelulares	
Caderinas (Célula- célula) 
 
• Junções aderentes – 
• filamentos de actina 
 
• Desmossomos – 
• filamentos intermediários 
 
 
Integrinas (Célula-matriz 
extracelular): 
 
• Adesões focais – 
•  filamentos de actina 
 
• Hemidesmossomos – 
• filamentos intermediários 
 
Ligação de caderinas aos 
filamentos de actina 
A ligação é Indireta, pelas proteínas de 
ancoragem intracelulares: 
Catenina β
Catenina α
 Vinculina 
 entre outras... 
 
Repetição de 
caderina 
Junções	Aderentes	
Junções	Aderentes	
§  Junções aderentes formam 
cinto de adesão contínuo, 
abaixo das junções compactas 
 
§ Unidas por caderinas ligadas a 
filamentos de actina por 
proteínas de ancoramento 
§ Proteínas de ancoramento: 
cateninas e vinculina 
 
§ Bloqueio de junções aderentes 
impedem formação de junções 
compactas. 
Cinto de adesão ou zonula 
aderente 
Figure 19-17a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Desmossomos	conectam	filamentos	intermediários	
entre	as	células	
 
• Sítios de ancoramento para filamentos 
intermediarios 
- Filamentos de queratina (c. epiteliais) 
- Filamentos de desmina (c. musculo 
cardíaco) 
• Proteinas intracelulares de ancoramento 
(placoglobina e desmoplaquina) 
• Caderinas (desmogleina e desmocolina) 
• Pênfigo – anticorpos contra caderinas 
desmossomicas – bolhas na pele 
Formação	de	bolhas	na	pele	devido	a	mutacao	em	gene	
da	queraCna		
Figure 19-17b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
intracelulares 
transmembrana 
Alguns	dos	componentes	moleculares	dos	Desmossomos	 
Figure 19-17c, d Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Células	da	epiderme	da	pele	de	camunodongo	 
Filamentos de queratina (verde) em um 
folhetode celulas epiteliais em cultura 
Complexo	Juncional		
Proteínas	transmembrana	de	adesão	ligam	o	citoesqueleto	a	
estruturas	extracelulares	
Caderinas (Célula- célula) 
 
• Junções aderentes – filamentos de actina 
 
• Desmossomos – filamentos intermediários 
 
 
 
Integrinas (Célula-matriz extracelular): 
 
• Adesões focais – filamentos de actina 
 
• Hemidesmossomos – filamentos 
intermediários 
 
Junções de ancoramento formadas por 
Integrinas 
Junções célula-matriz extracelular 
São comumente mediadas por Integrinas 
 
 
Junção célula-matriz 
mediada por actina 
 
Ex. Adesão focal 
(tipo de adesão formada por células 
a uma placa de cultivo celular) 
Integrinas 
- Heterodímeros transmembrana (alfa e 
beta) 
- Receptores para proteínas da matriz 
extracelular (colágenos, lamininas, 
fibronectina) 
- Liga-se a seus ligantes de forma reversível 
- Sinaliza para células as características da 
matriz (integradores) 
 
Ligação ao ligante (sinalização de fora para dentro) 
Ativação de talina (sinalização de dentro para fora) 
Regulação da atividade de ligação extracelular de 
integrinas 
Sinal 
extracelular 
Mudança 
conformacional na 
integrina 
Ligação à 
matriz 
extracelular 
Cascata de 
sinalização 
intracelular 
Ativação de talina 
Junções de ancoramento formadas por 
Integrinas 
Figure 19-46 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Hemidesmossomos 
Junções de Ancoramento 
•  Sítio de ligação de filamentos de actina 
 célula-célula: junção aderente 
 célula-matriz: adesão focal 
•  Sítio de ligação de filamentos intermediários 
 célula-célula: desmossomos 
 célula-matriz: hemidesmossomos 
Mecanismos de interação célula-célula 
- Selectinas 
Estrutura e função das selectinas 
Estabelecem ligações heterotípicas 
Selectinas - lectinas transmembrana medeiam adesão celula-celula temporária 
na corrente sanguinea 
 
Interação dependente de Ca++ 
 
 
Migração de Leucócitos 
- 	Junções	9po	fenda	(Gap	Junc*ons)	
- Plasmodesmata	(somente	em	plantas)	
Junções	formadoras	de	canais	
Junções	9po	fenda	(Gap	Junc9ons)	
-	Presente	na	maioria	dos	tecidos	animais	(exceções:	células	
musculares	esqueléCcas	e	células	sanguíneas)	
-	Conecta	células	eletricamente		e	metabolicamente	através	
de	passagens	(Canais)	
Poros	(max.	1,5	nm)	
formados	por	proteínas	
Permite	troca	de	moléculas	pequenas	
	-	Açúcares,	
- 	Aminoácidos,	
- 	NucleoLdeos,	
- 	Vitaminas,		
- 	Mediadores	intracelulares	(AMPc,	IP3)	
- 	etc...			
(Da) 
O	hemi-canal	ou	Conexon:	formado	por	seis	unidades	
da	proteína	transmembrana	Conexina			
Alinhamento	de	
conexons	de	células	
vizinhas	formam	o	
canal	aquoso	
Figure 19-35 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Junções	Cpo	fenda	vistas	ao	microscópio	eletrônico		
Membrana	é	
manCda	a	
uma	
distancia	fixa	
(vista	como	
fenda	ao	
m.e.)	
Cada	junção	
pode	ser	
formada	por	
grupamentos	
de	pouco	ou	
centenas	de	
Conexons	
Funções	de	Junções	do	9po	fenda	
Tecidos	contendo	células	excitáveis	eletricamente	
- 	Difusão	rápida	de	correntes	elétricas	(velocidade	de	resposta)	
-	Sincronização	de	contração:		músculo	cardíaco	e	
	 	 	 		músculo	liso	(peristalCsmo)	
Células	em	tecidos	não	excitáveis	eletricamente	
- 	ComparClhando	pequenos	metabólitos	e	íons	
- 	Coordenação	da	aCvidade	de	células	em	tecidos	
Resumo dos mecanismos de adesão juncionais 
e não-juncionais 
Complexo	
Juncional	
Matriz Extracelular 
Matriz	Extracelular		
- Matriz	extracelular	–	preenche	espaço	
extracelular		
- Proteínas	e	polissacarídeos	secretados	
localmente	
- ConsCtuição,	rigidez	variável		
- A	matriz	forma	a	lamina	basal	na	interface	
entre	o	epitélio	e	o	tecido	conjunCvo	
Cinco classes de moléculas: 
 
-  fibras de colágeno 
-  fibras de elastina 
- GAG (hialuronana 
- Proteoglicanos 
-  glicoproteínas 
 adesivas 
insolúveis 
solúveis } 
} 
Figure 19-53 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
O	Tecido	Conjun9vo	subjacente	à	camada	de	células	
epiteliais			
Matriz secretada 
por Fibroblastos 
-  Colágeno: proteína mais abundante em mamíferos 
 
-  Constituídas por 3 cadeias polipeptídicas - fita tripla 
helicoidal – cadeias α enroladas 
 
- força tensora 
 
 
~40 tipos de moléculas de colágeno 
 
 Principais são: tipo I, II, III, V e IX 
  80–90% são dos tipos: I, II, III 
  Estes são colágenos fibrilares – formam fibrilas 
 
 
  Os arranjo das fitas – estruturas diferentes 
  - córnea e ossos – camadas ordenadas 
  - tendões – feixes paralelos – eixo principal de 
tensão 
Colágenos 
Molécula de 
colágeno 
Cadeia α 
Fibroblastos do tecido conjuntivo 
(córnea de rato) 
Fibrilas de 
colágeno 
(glicoproteínas, GAGs e proteoglicanas eliminados por tratamento ácido e 
enzimático) 
Síntese de Colágeno tipo I 
Fibroblasto e fibrilas de colágeno 
 (em tecido conjuntivo embrionário da pele de ave) 
Note a disposição dos feixes de colágeno 
Fibras Elásticas (mesmo 
tecido) 
•  Abundante em tecidos que requerem força elástica (pele, vasos sg., pulmões) 
•  Elastina - Altamente hidrofóbica - 750 aminoácidos 
• Também é rica em prolina e em glicina mas não é glicosilada 
•  Após secreção fazem ligações cruzadas entre lisinas 
•  As fibras eláticas são 5 vezes mais extensíveis que a borracha 
Elastina 
Segmento da aorta de um 
cachorro 
•  Dímero 
•  Cada cadeia – 2500 aa dobrada em 5 domínios 
•  Promove interação com diversas estruturas 
•  Seqüência RGD: responsável por interação com célula (integrinas) 
Fibronectina: auxilia a adesão de células à matriz 
C-terminal 
Tensão aplicada por células regula a montagem de 
fibronectinas em fibrilas 
Figure 19-74 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 
Verde: fibronectina (superfície 
celular) 
Vermelho: filamentos actina 
(citoplasma) 
Fibroblasto de camundongo 
em migração 
Dermatana– 70 a 200 moléculas de açúcar (carboxilas e sulfatos) 
Glucosaminoglicanos (GAGs) 
Cadeias de polissacarídeos não-
ramificadas composta de unidades 
dissacarídicas repetidas 
Geralemente um 
ácido urônico 
1) Hialuronana, 2) Sulfato de condroitina e Sulfato de dermatana, 3) Sulfato 
de heparana e 4) Sulfato de queratana 
Sempre um amino-açucar 
N-acetilglucosamina ou 
N-acetilgalactosamina 
•  hialuronana – 25.000 unidades de 
dissacarideo 
•  diferente das outras GAG não está ligado a 
uma proteína central 
Glucosaminoglicanos (GAGs) 
Importante no preenchimento de espaço intercelular (cicatrização), fluido de 
articulações 
Proteoglicanas 
compostos por cadeias de GAGs 
covalentemente ligadas a um núcleo protéico 
Açúcares são adicionados por transferases 
Glicosil-específicas no Ap. de Golgi 
Proteoglicanas 
Propriedades: 
•  Alta densidade de cargas negativas – hidratação 
•  Ocupa grande volume em relação à massa 
•  Formam géis em concentrações muito baixas 
Diversas Funções: 
•  Resistência às forças de compressão dos tecidos e articulações 
•  Influencia a forma, a sobrevivência e a proliferação celular 
•  Facilita a migração celular 
•  Regulam a atividade de proteínas secretadas (ex. proteases) 
•  Potencializam a ação de certos mediadores (ex. quimiocinas) 
Proteoglicanas 
Lâmina Basal 
-  Camadas flexíveis de matriz extracelular 
(de 40 nm a 120 nm de espessura) 
- Forra camadas de células epitéliais, 
endoteliais, as fibras musculares 
esqueléticas 
- Separando-as do tecido conjuntivo 
adjacente 
- Suporte (ex. epitélio) 
- Filtração (ex. Rim) 
-  Polaridade celular 
- Vias de migraçãocelular 
- Guia para regeneração de tecidos 
Lâmina Basal 
Eletromicrografia de varredura lâmina basal da córnea ave 
Composição varia 
 
 
- Laminina 
-Colágeno tipo IV 
-Nidogenio 
- Perlecana 
(proteoglicana) 
•  Glicoproteína grande (forma de cruz) 
•  3 cadeias longas (α, β e γ) com 1500 aa 
•  Camundongos deficientes – morte na embriogênese 
(não formam lamina basal) 
•  Ligam-se a proteoglicana, lipídios sulfatos, integrinas, entactinas 
Laminina – organizador primário da 
Lâmina Basal 
Receptores 
de Laminina 
Modelo da Lâmina Basal (folha bidimensional)