filamentos_intermedi_rios

Prévia do material em texto

FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
Os filamentos intermediários (FI) são fibras protéicas duras e resistentes encontradas no citoplasma da maioria, mas NÃO todas as células animais.
São denominadas intermediárias porque seu diâmetro aparente (8 a 10 nm) está entre os finos filamentos de actina e os grossos de miosina das células musculares (são intermediários entre a actina e os microtúbulos). 
Na maioria das células animais, o núcleo é rodeado por uma extensa rede de FI que se estende para a periferia da célula onde interage com a membrana plasmática.
 	Além disso existe, abaixo do envelope nuclear, uma estrutura compactamente entrelaçada de FI – a lâmina nuclear.
 
FI – POLÍMEROS DE PROTEÍNAS FIBROSAS
Os monômeros de muitas proteínas que formam os FI são moléculas fibrosas e alongadas que possuem uma cabeça amino-terminal globular, uma cauda carboxi-terminal globular e um domínio-bastão.
O domínio-bastão central, com aproximadamente 310 aminoácidos, consiste de uma região em a-hélice contendo repetições em tandem de uma seqüência de 7 aminoácidos formando regiões contendo o que se chama de repetição-hepta 
Estas regiões (também chamada de motivo) permitem a formação de estruturas diméricas torcidas entre duas a-hélices paralelas 
Dois dos dímeros enrolados se associam de maneira antiparalela, formando uma subunidade tetramérica, através de ligações não covalentes
O arranjo antiparalelo dos dímeros implica em que o tetrâmero e, portanto, o FI que ele forma seja uma estrutura NÃO polarizada.
Esta característica distingue os FI dos MT e dos filamentos de actina que são polarizados e cujas funções dependem desta polaridade.
Os tetrâmeros são adicionados a um filamento em alongamento através de uma simples reação de ligação na qual se alinham ao longo do eixo do filamento e se enrolam a ele num padrão helicoidal.
Mesmo levando-se em consideração a diversidade em tamanho e seqüência de aminoácidos, os vários FI possuem uma mesma organização estrutural básica. 
O domínio-bastão central estruturalmente é muito semelhante em todas as proteínas, porém, os domínios globulares da cabeça e da cauda, variam muito em tamanho e seqüência de aminoácidos.
O domínio bastão em a-hélice desempenha papel fundamental na associação dos FI, enquanto que, os terminais globulares carboxi e amino, provavelmente determinam as funções específicas dos diferentes FI.
CLASSES DE FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
Os FI citoplasmáticos das células de vertebrados podem ser agrupados em 3 classes: (1) filamentos de queratina;  (2) Vimentina e filamentos relacionados a ela;  (3) neurofilamentos. 
	Principais Tipos de proteínas de FI nas células de Vertebrados
	Tipos de F I
	Polipeptídeos Componetes
	Localização Celular
	Lâminas Nucleares
	Lâminas A,B e C   (60.000 – 75.000)
	Lâmina Nuclear das Células Eucariontes
	
	
	
	Vimentina e Proteínas relacionadas
	Vimentina (54.000)
	Muitas células de origem mesenquimal, são expressas transitoriamente durante o desenvolvimento.
	
	Desmina (53.000)
	Músculos
	
	Proteína Ácida fibrilar glial (50.000)
	Células gliais (Astrócitos e células de Schwann)
	
	Periferina (66.000)
	Neurônios
	 
	 
	 
	Queratinas
	Tipo I (ácidas)       (40.000 – 70.000)
	Células epiteliais e seus derivados (cabelos e unhas)
	
	Tipo II (neutras/básicas) (40.000 – 70.000) 
	
	 
	 
	 
	Filamentos intermediários neuronais
	Proteinas de Neurofilamentos NF-L, NF-M e NF-H           (60.000 – 130.000)
α-internexina (66.000)
Nestina (200.000)
	Neurônios
Adaptado de Alberts et al. 1999 – Biologia Molecular da Célula   e   Cooper, 1977 – The Cell 
                     
                                   
Os FI contêm aproximadamente 08 protofilamentos; sua associação requer interações entre tipos específicos de filamentos protéicos intermediários. Alguns exemplos: 
1. Filamentos de Queratina – associam-se em heterodímeros contendo um polipeptídeo Tipo I e outro Tipo II.
2. Filamentos de Vimentina – esses filamentos contêm apenas um simples polipeptídeo (ex: Vimentina) ou consistem de dois diferentes tipos de proteínas relacionadas com a Vimentina (ex: Vimentina mais Desmina).
IMP: Os filamentos de Vimentina NÃO formam copolímeros com os filamentos de Queratina.
3. Filamentos Intermediários Neuronais – a a-internexina pode associar-se, formando filamentos; entretanto, as três proteínas neurofilamentosas copolimerizam para formar os heterodímeros.
4. Nestina  - expressa precocemente durante o desenvolvimento do neurônio.
 
Os FI são geralmente mais estáveis do que os filamentos de Actina ou os MTs, não exibindo o comportamento dinâmico associado com outros elementos do citoesqueleto.
As proteínas filamentosas intermediárias frequentemente são modificadas por fosforilação, o que pode regular sua associação e desorganização dentro da célula. O exemplo mais característico é a fosforilação da Lâmina Nuclear.
ORGANIZAÇÃO INTRACELULAR DOS FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
Os FI formam uma elaborada rede no citoplasma da maioria das células, estendendo-se de um anel ao redor do núcleo, em direção à MP.
Os filamentos de Queratina e Vimentina ligam-se ao envelope nuclear, aparentemente servindo para posicionar e ancorar o núcleo dentro da célula. A vimentina também associa-se à MP, formando assim, uma ligação direta entre o núcleo e a MP.       
Esta rede de FI provavelmente está associada aos MTs, pois, drogas que desorganizam os MTs causam, também, um colapsamento dos Filamentos de Vimentina ao redor do núcleo.
A família das queratinas é a que apresenta a maior diversidade entre suas subunidades; no epitélio humano existem mais de 20 diferentes queratinas, além de, pelo menos, mais 8 queratinas duras, específicas de cabelos e unhas.
Uma única célula epitelial é capaz de sintetizar uma grande variedade de queratinas, todas elas podendo copolimerizar formando um único sistema de filamentos.
Os tipos mais simples de epitélios, como o de um embrião jovem ou do fígado em adultos, possuem uma espécie de queratina tipo I e tipo II. 
Outros epitélios, como o da lingua, da bexiga ou glândulas sudoríparas, possuem 6 ou mais queratinas. Na pele, a diversidade é ainda maior.
ESTABILIDADE MECÂNICA ÀS CÉLULAS 
Existe evidência de que a principal função dos FI citoplasmáticos é a de resistir à tensão mecânica. 
A estrutura dos filamentos está adaptada para função mecânica. A disposição característica da vimentina faz com  que suportem forças de estiramento muito maiores do que as suportadas pelos MT ou filamentos de actina.
Na pele, os filamentos de queratina das camadas mais externas da epiderme estão ligadas covalentemente uns aos outros e a proteínas associadas e, a medida que as células morrem, as ligações cruzadas entre as queratinas persistem constituindo a parte principal da camada protetora do animal.    
Os Filamentos de Queratina das células epiteliais estão fortemente ancorados à MP, por duas áreas especializadas:
Fig. desmossomos
IMP – os filamentos de queratina ancorados em ambos os lados dos desmossomos servem como uma ligação mecânica entre células adjacentes em uma camada epitelial, fornecendo assim, estabilidade mecânica para todo o tecido
Fig. hemidesmossomos
Desmina – conecta a associação individual da actina-miosina entre si, bem como, com a MP, desse modo ligando as ações dos elementos contráteis individuais.
Neurofilamentos – são os maiores FI presentes nos neurônios adultos. Particularmente abundantes nos longos axônios dos neurônios motores, desempenham importante papel no suporte mecânico dessas finas extensões celulares.
LÂMINA NUCLEAR 
A lâmina nuclear consiste de uma malha de FI que recobre a superfície interna da membrana nuclear interna das células eucariontes.
Sua espessura é de 10 a 20 nm e é interrompida na região dos poros nucleares por onde as macromoléculas entram e saem do núcleo.
A lâmina nuclear é constituídapor lâminas, proteínas homólogas às outras dos FI, mas apresentam 4 diferenças:
1. Seu domínio-bastão central é um pouco maior;
2. Possuem um sinal nuclear de transporte que as direciona do citosol, onde são sintetizadas, para o núcleo;
3. Estão organizadas num padrão entrelaçado bidimensional que parece necessitar sua associação com outras proteínas;
4. A malha que eles formam é extremamente dinâmica, de tal forma que se desestrutura no início da mitose e reestrutura no final.
# Por que existem tantos tipos diferentes de FI, se sua função é simplesmente proporcionar resistência tensional às células e tecidos ?  Qual é a função dos domínios da cabeça e da cauda dessas proteínas que mostram tão grande variação nas seqüências ?
As diferentes necessidades funcionais devem estar sendo supridas pelas regiões variáveis das diferentes proteínas que formam os FI que se projetam a partir da superfície desses filamentos e determinam a capacidade de associação entre si e com outros componentes da célula.
Portanto, as regiões variáveis dessas proteínas desempenham funções semelhantes às desempenhadas pelas proteínas acessórias dos filamentos de actina e dos MT.  A diferença está no fato de que, ao invés de formarem proteínas separadas, as regiões variáveis são parte integrante das subunidades dos FI.