Prévia do material em texto

IVIII III
PARTE
VI
NESTE CAPíTulo
JUNÇÕES CÉLULA-CÉLULA
A MATRIZ EXTRACELULAR 
DOS ANIMAIS
JUNÇÕES CÉLULA-MATRIZ
A PAREDE CELULAR DAS 
PLANTAS
Junções celulares e
matriz extracelular
CAPíTulo
19
AS CÉLULAS EM SEU CONTEXTO SOCIAL
De todas as interações sociais que ocorrem entre as células de um organismo multicelu-
lar, as mais fundamentais são aquelas que mantêm as células unidas. As células podem 
ser mantidas unidas por interações diretas ou presas dentro da matriz extracelular, uma 
rede complexa de proteínas e cadeias polissacarídicas secretadas pelas próprias células. 
De um modo ou de outro, as células devem estar aderidas para formar uma estrutura 
multicelular organizada capaz de suportar e responder a várias forças externas que ten-
tam separá-las. 
O mecanismo de coesão controla a arquitetura do organismo, sua forma e o arran-
jo dos diferentes tipos celulares. A formação e a destruição das ligações entre as células 
e a modelagem da matriz extracelular regulam o modo como as células se movem no 
organismo, orientando-as durante o crescimento, o desenvolvimento e o reparo. A ade-
são às outras células e à matriz extracelular controla a orientação e o comportamento 
do citoesqueleto celular, permitindo que as células detectem e respondam às mudanças 
nas características mecânicas do seu ambiente. Assim, o aparato das junções celulares 
e a matriz extracelular são críticos para cada um dos aspectos da organização, função 
e dinâmica das estruturas multicelulares. Defeitos nesse aparato são responsáveis por 
uma grande variedade de doenças. 
As principais características das junções celulares e da matriz extracelular po-
dem ser mais bem descritas considerando-se duas grandes categorias de tecidos que 
são encontrados nos animais (Figura 19-1). Os tecidos conectivos, como os ossos 
e tendões, são formados a partir de uma matriz extracelular produzida pelas células 
que se encontram esparsamente distribuídas na matriz. É a matriz que sofre a maior 
parte do estresse mecânico ao qual o tecido está sujeito, e não as células. Ligações di-
retas entre as células são relativamente raras, mas as células apresentam importantes 
ligações à matriz. Essas junções célula-matriz conectam o citoesqueleto com a matriz, 
permitindo que as células se movam pela matriz e monitorem as alterações nas suas 
propriedades mecânicas.
No tecido epitelial, como aquele que reveste o intestino ou a epiderme, as células 
são fortemente ligadas em camadas chamadas de epitélios. A matriz extracelular é me-
nos marcante, consistindo, sobretudo, em uma fina camada denominada lâmina basal 
(ou membrana basal) subjacente. No epitélio, as células estão ligadas umas às outras 
diretamente, por junções célula-célula, onde os filamentos do citoesqueleto estão anco-
rados, transmitindo o estresse pelo interior das células de um local de adesão a outro. 
1036 PARTE V As células em seu contexto social
O citoesqueleto das células epiteliais também está ligado à lâmina basal por meio das 
junções célula-matriz.
A Figura 19-2 apresenta um diagrama detalhado das células epiteliais ilustrando 
os principais tipos de junções célula-célula e célula-matriz que veremos neste capítulo. 
O diagrama mostra o arranjo de junções típico de um epitélio colunar simples como o 
revestimento do intestino delgado dos vertebrados. Nesta figura, uma única camada de 
células altas apoia-se sobre uma lâmina basal, com a superfície mais elevada da célula, 
ou ápice, livre e exposta ao meio extracelular. Nos seus lados, ou superfícies laterais, as 
células formam as junções umas com as outras. Dois tipos de junções de ancoragem 
ligam os citoesqueletos das células adjacentes: as junções aderentes são locais de anco-
ragem para os filamentos de actina. Os desmossomos são os locais de ancoragem para 
os filamentos intermediários. Dois tipos de junções de ancoragem adicionais ligam o ci-
toesqueleto das células epiteliais à lâmina basal: as junções célula-matriz ligadas à actina 
que ancoram os filamentos de actina à matriz, e os hemidesmossomos que ancoram os 
filamentos intermediários à matriz.
Figura 19-1 Duas principais maneiras 
pelas quais as células animais são 
unidas. No tecido conectivo, o principal 
componente que suporta o estresse é a 
matriz extracelular. No tecido epitelial, é o 
citoesqueleto das próprias células, ligado 
de uma célula à outra por junções de 
adesão. As adesões célula-matriz conec-
tam o tecido epitelial ao tecido conectivo 
subjacente. 
Tecido 
epitelial
Tecido 
conectivo
Lâmina 
basal
Fibras de
colágeno
1
2
O estresse mecânico é 
transmitido de uma célula 
a outra pelos filamentos do 
citoesqueleto ancorados aos 
sítios de adesão célula-célula 
ou célula-matriz
A matriz extracelular suporta 
diretamente o estresse mecânico 
de tensão e compressão
A junção compacta sela 
os espaços entre as células epiteliais
A junção aderente conecta 
os feixes de filamentos de actina de 
uma célula com os feixes da outra célula
 O desmossomo conecta os filamentos 
intermediários de uma célula com os 
da outra célula
A junção do tipo fenda permite 
a passagem de pequenas moléculas 
solúveis em água de uma célula 
para a outra
O hemidesmossomo ancora os filamentos 
intermediários da célula na matriz 
extracelular
A junção célula-matriz ligada à actina
ancora os filamentos de actina da 
célula na matriz extracelular
Complexo 
juncional
JUNÇÃO COMPACTA
APICAL
BASAL
JUNÇÃO COMUNICANTE
JUNÇÕES DE 
ANCORAGEM
CÉLULA-CÉLULA
JUNÇÕES DE 
ANCORAGEM
CÉLULA-MATRIZ
Figura 19-2 Resumo das várias junções celulares encontradas nas células epiteliais dos vertebrados, classificadas de acordo com sua função pri-
mária. Na porção mais apical da célula, a posição das junções é a mesma em praticamente todo o epitélio de vertebrados. As junções compactas ocupam a 
posição mais apical, seguidas pelas junções aderentes (cinturão de adesão), e então por uma linha paralela especial de desmossomos. Juntas, tais estruturas são 
denominadas complexo juncional. As junções do tipo fenda e os desmossomos adicionais são menos organizados. Dois tipos de junções de ancoragem matriz-
-célula prendem a superfície basal da célula à lâmina basal. A ilustração é baseada nas células epiteliais do intestino delgado.
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1037
Dois outros tipos de junções célula-célula estão ilustrados na Figura 19-2. As jun-
ções compactas mantêm as células muito próximas perto do ápice, selando o espaço 
entre as células e, portanto, impedindo que moléculas vazem pelo epitélio. Próximo à 
porção basal das células, encontram-se as junções comunicantes, denominadas junções 
do tipo fenda, que criam passagens conectando citoplasmas adjacentes. 
Cada um dos quatro principais tipos de junções de ancoragem depende das pro-
teínas de adesão transmembrana que atravessam a membrana plasmática, com uma 
extremidade ligando o citoesqueleto dentro da célula e a outra extremidade ligando 
as estruturas do lado de fora da célula (Figura 19-3). Essas proteínas transmembrana 
ligadas ao citoesqueleto são classificadas em duas superfamílias, correspondendo aos 
dois tipos básicos de ligação externa. As proteínas da superfamília das caderinas me-
deiam a ligação célula-célula (Animação 19.1). As proteínas da família das integrinas 
medeiam a ligação da célula à matriz. Há especialização dentro de cada família: algu-
mas caderinas ligam-se à actina e formam as junções aderentes, ao passo que outras se 
ligam aos filamentos intermediários e formam os desmossomos. Igualmente, algumas 
integrinas ligam-se à actina formando as junções célula-matriz ligadas à actina, en-
quanto outras se ligam aos filamentos intermediários e formam os hemidesmossomos 
(Tabela 19-1).
Existem algumas exceções a essas regras. Algumas integrinas, porexemplo, me-
deiam ligações célula-célula em vez de célula-matriz. Além disso, há outros tipos de 
Figura 19-3 Proteínas de adesão 
transmembrana ligam o citoesqueleto 
a estruturas extracelulares. A ligação 
externa pode ser com outra célula (junções 
célula-célula, em geral mediadas pelas 
caderinas) ou com a matriz extracelular 
(junções célula-matriz, geralmente me-
diadas pelas integrinas). A ligação interna 
ao citoesqueleto costuma ser indireta, via 
proteínas adaptadoras intracelulares, con-
forme discutido mais adiante.
Proteínas 
adaptadoras 
intracelulares
Proteínas 
de adesão 
transmembrana
CÉLULA 
1
CÉLULA 
2
Membranas plasmáticas
Matriz extracelular
Filamentos do 
citoesqueleto
TABELA 19-1 Junções de ancoragem
Junção
Proteína de adesão 
transmembrana ligante extracelular
ligação ao 
citoesqueleto 
intracelular
Proteína 
adaptadora 
intracelular
Célula-célula
Junção aderente Caderinas clássicas Caderina clássica da célula 
vizinha
Filamentos de actina a-catenina, b-catenina, 
placoglobina (g-catenina), 
catenina p120, vinculina
Desmossomo Caderinas não clássicas 
(desmogleína, desmocolina)
Desmogleína e desmocolina 
na célula vizinha
Filamentos 
intermediários 
Placoglobina (g-catenina), 
placofilina, desmoplaquina
Célula-matriz
Junção célula-matriz 
ligada por actina
Integrina Proteínas da matriz 
extracelular
Filamentos de actina Talina, quindlina, vinculina, 
paxilina, cinase de adesão 
focal (FAK), várias outras
Hemidesmossomo Integrina a6b4, colágeno 
tipo XVII 
Proteínas da matriz 
extracelular
Filamentos 
intermediários
Plectina, BP230
1038 PARTE V As células em seu contexto social
moléculas de adesão celular que podem proporcionar ligações transitórias célula-célula 
mais frouxas do que as junções de ancoragem, mas suficientes para manter as células 
unidas em circunstâncias especiais.
Começaremos o capítulo com uma discussão sobre as principais formas de jun-
ções célula-célula e, então, passaremos para a matriz extracelular dos animais, a estru-
tura e função das junções matriz-célula mediadas pelas integrinas e, por fim, a parede 
celular das plantas, uma forma especial de matriz extracelular.
JUNÇÕES CÉLULA-CÉLULA
As junções célula-célula possuem diversas formas e podem ser reguladas por vários 
mecanismos. O mais comum e bem compreendido envolve os dois tipos de junções de 
ancoragem célula-célula, que empregam as caderinas para ligar o citoesqueleto de uma 
célula com a sua vizinha. Sua função primária é resistir às forças externas que afastam 
as células. As células epiteliais da sua pele, por exemplo, devem permanecer fortemen-
te unidas quando esticadas, beliscadas ou espetadas. As junções de ancoragem célula-
-célula também devem ser dinâmicas e adaptáveis de modo que possam ser alteradas 
ou reorganizadas quando os tecidos são removidos ou regenerados, ou quando ocorrem 
mudanças nas forças que atuam sobre eles.
Nesta seção, veremos principalmente as junções de ancoragem baseadas nas ca-
derinas. Na sequência descreveremos rapidamente as junções compactas e as junções 
do tipo fenda e, por fim, veremos os mecanismos mais temporários de adesão célula-
-célula empregados por algumas células na circulação sanguínea.
As caderinas formam uma família distinta de moléculas de adesão
As caderinas estão presentes em todos os animais multicelulares cujos genomas já foram 
analisados. Elas também estão presentes nos coanoflagelados, que podem viver como 
organismos unicelulares de vida livre ou como colônias multicelulares e que suposta-
mente representam o grupo dos protistas dos quais todos os animais evoluíram. Outros 
eucariotos, incluindo fungos e plantas, não possuem caderinas, e elas também estão au-
sentes nas arqueias e nas bactérias. Portanto, as caderinas parecem ser uma parte essen-
cial do que é ser um animal.
As caderinas receberam esse nome por sua dependência de íons Ca21: a remoção 
do Ca21 do meio extracelular causa a perda da adesão mediada pela caderina. As três 
primeiras caderinas descobertas receberam seu nome de acordo com o tecido no qual 
foram encontradas pela primeira vez: a caderina-E está presente em muitos tipos de cé-
lulas epiteliais; a caderina-N está presente nos nervos, músculos e células do cristalino; 
e a caderina-P, nas células da placenta e epiderme. Todas também são encontradas em 
outros tecidos. Essas e outras caderinas clássicas possuem sequências relacionadas nos 
seus domínios intra e extracelulares. 
Há também um grande número de caderinas não clássicas com sequências mais 
distintas, sendo que mais de 50 são expressas somente no cérebro. As caderinas não clás-
sicas incluem as proteínas com função de adesão conhecida, como as protocaderinas, 
encontradas no cérebro, e as desmocolinas e desmogleínas, que formam os desmosso-
mos (ver Tabela 19-1). Outros membros da família estão envolvidos, principalmente, 
com a sinalização. Juntas, as caderinas clássicas e não clássicas formam a superfamília 
das caderinas (Figura 19-4), com mais de 180 membros em humanos. 
As caderinas medeiam a adesão homofílica
As junções de ancoragem entre as células costumam ser simétricas: se a ligação é com a 
actina na célula de um lado da junção, também o será na célula do outro lado da junção. 
De fato, a ligação entre as caderinas é homofílica (entre iguais, Figura 19-5): as molécu-
las de caderina de um subtipo específico de uma célula se ligam a moléculas de caderina 
do mesmo subtipo ou de um subtipo muito semelhante na célula adjacente. 
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1039
O espaçamento entre as membranas celulares nas junções de ancoragem é preci-
samente definido e depende da estrutura das moléculas de caderina que participam da 
junção. Todos os membros da superfamília, por definição, possuem uma porção extrace-
lular formada por várias cópias do domínio de caderina extracelular (EC). A ligação ho-
mofílica ocorre nas extremidades N-terminais das moléculas de caderina, nos domínios 
de caderina que se localizam mais distantes da membrana. Cada um desses domínios 
terminais forma uma protuberância e uma bolsa, e as moléculas de caderina protrun-
dem da membrana celular oposta fazendo a ligação pela inserção da protuberância de 
um domínio na bolsa do outro domínio (Figura 19-6A). 
Cada domínio de caderina forma uma unidade mais ou menos rígida, ligada ao 
próximo domínio de caderina por uma dobradiça. Íons Ca21 se ligam aos sítios próximos 
a cada dobradiça, impedindo sua flexão, de modo que toda a série de domínios de cade-
rina comporta-se como um bastão levemente curvo e rígido. Quando o Ca21 é removi-
do, as dobradiças podem se flexionar, e a estrutura torna-se flexível (Figura 19-6B). Ao 
mesmo tempo, acredita-se que a conformação na porção N-terminal mude levemente, 
enfraquecendo a afinidade de ligação com a molécula de caderina da célula oposta. 
Diferentemente dos receptores para moléculas solúveis, os quais se ligam aos seus 
ligantes com alta afinidade, as caderinas (e a maioria das proteínas de adesão célula-
-célula) ligam-se em geral a seus parceiros com afinidade relativamente baixa. Uma forte 
ligação resulta da formação de muitas dessas ligações fracas em paralelo. Quando liga-
das a parceiros que se dispõem em um padrão de orientação oposto na outra célula, as 
moléculas de caderina costumam se agregar lado a lado com muitas outras moléculas de 
caderina da mesma célula (Figura 19-6C). A força dessa junção é maior do que de qual-
quer ponte intermolecular isolada e, mesmo assim, mecanismos reguladores podem fa-
cilmente desfazer a junção por meio da separação sequencial das moléculas, da mesma 
forma que duas peças de tecido podem ser fortemente unidas por um velcro e separadas 
uma da outra. Um “princípio similar ao velcro” também atua nas adesões célula-célula e 
célula-matrizformadas por outros tipos de proteínas de adesão transmembrana.
Figura 19-4 A superfamília das caderi-
nas. O diagrama apresenta a diversidade 
entre os membros da superfamília das 
caderinas. Todas essas proteínas possuem 
porções extracelulares contendo múlti-
plas cópias do domínio extracelular das 
caderinas (ovais verdes). Nas caderinas 
clássicas de vertebrados, existem cinco 
desses domínios, e nas desmogleínas e 
desmocolinas existem 4 ou 5, mas algu-
mas caderinas não clássicas possuem mais 
de 30. As porções intracelulares são mais 
variáveis, refletindo as interações com uma 
ampla variedade de ligantes intracelulares, 
incluindo as moléculas de sinalização e 
proteínas adaptadoras que conectam as 
caderinas com o citoesqueleto. Em alguns 
casos, como a caderina-T, o domínio 
transmembrana não está presente e a 
proteína se liga à membrana plasmática 
por uma âncora de glicosilfosfatidilinositol 
(GPI). Os motivos de cores diferentes em 
Fat, Flamingo e Ret representam domínios 
conservados também encontrados em ou-
tras famílias de proteínas.
Caderina clássica 
(caderina-E)
Caderina Fat
Flamingo
Ret
Desmocolina
Caderina 23
Protocaderinas 
(Pcdh �)
Caderina-T
INTRACELULAR EXTRACELULAR
LIGAÇÃO HOMOFÍLICA 
LIGAÇÃO HETEROFÍLICA
Figura 19-5 Ligação homofílica versus 
heterofílica. As caderinas, em geral, fa-
zem ligações homofílicas. Outras molécu-
las de adesão se ligam heterofilicamente, 
como discutido mais adiante.
1040 PARTE V As células em seu contexto social
A adesão célula-célula dependente de caderina coordena a 
organização dos tecidos em desenvolvimento
As caderinas formam ligações homofílicas específicas, e isso explica por que há tantos 
membros diferentes na família. As caderinas não são como colas que tornam a superfície 
das células pegajosas; ao contrário, elas medeiam um reconhecimento altamente sele-
tivo, permitindo que as células de tipos similares se mantenham unidas e segregadas de 
outros tipos celulares.
A seletividade com que as células animais pareiam umas com as outras foi de-
monstrada pela primeira vez muito antes da descoberta das caderinas, nos anos de 
1950, em experimentos de dissociação de embriões de anfíbios em células individuais. 
Essas células foram então misturadas e puderam se reassociar. Extraordinariamente, as 
células dissociadas costumavam se reassociar em estruturas que se assemelhavam ao 
embrião original (Figura 19-7). Esses experimentos, junto com numerosos experimen-
tos mais recentes, mostraram que o sistema de reconhecimento seletivo célula-célula 
N
N
C
C
Membrana 
plasmática 
da célula 1
Membrana 
plasmática 
da célula 2
38,5 nm
Região 
flexível da 
dobradiça
Domínios
N-terminais 
de caderina
Ca2+
Ca2+ Ca2+
> 1 mM Ca2+
< 0,05 mM Ca2+
Domínios de caderina
(A) (B)
(C)
Membrana 
plasmática 
da célula 1
Membrana 
plasmática 
da célula 2
Regiões de dobradiça
Figura 19-6 Estrutura e função da caderina. (A) A região extracelular das caderinas clás-
sicas contém cinco cópias do domínio extracelular de caderina (ver Figura 19-4) separadas 
por regiões flexíveis de dobradiça. Os íons Ca21 (pontos vermelhos) se ligam nas vizinhanças 
de cada dobradiça, impedindo sua flexão. Como resultado, as regiões extracelulares formam 
uma estrutura curva e rígida, aqui representada. Para a adesão célula-célula, o domínio da 
caderina na porção N-terminal de uma molécula de caderina se liga no domínio N-terminal 
da molécula de caderina da outra célula. A estrutura foi determinada por difração de raios 
X da região extracelular da C-caderina cristalizada. (B) Na ausência de Ca21, o aumento da 
flexibilidade nas regiões da dobradiça deixa a molécula flexível sem orientação adequada 
para interagir com a caderina da outra célula, perdendo a adesão. (C) Em uma típica junção 
célula-célula, uma rede organizada de caderinas atua como um velcro para manter as células 
unidas. Acredita-se que as caderinas de uma mesma célula se unam lado a lado por intera-
ções entre as regiões das cabeças N-terminais, resultando em uma organização linear como 
as caderinas verde e verde-claro na célula apresentada na parte inferior da figura. Acredita-
-se que esses arranjos interajam de modo similar nas células adjacentes (moléculas de cade-
rinas em azul na célula apresentada na parte superior da figura). A organização linear em 
uma célula é perpendicular à organização das caderinas na outra célula, como indicado pe-
las setas vermelhas. Múltiplos arranjos perpendiculares em ambas as células interagem para 
formar uma rede coesa de proteínas caderina. (A, baseada em T.J. Boggon et al., Science 
296:1308–1313, 2002; C, baseada em O.J. Harrison et al. Structure 19:244–256, 2011.)
Figura 19-7 Segregação celular. As 
células de diferentes camadas de um 
embrião jovem de anfíbio irão se separar 
por tipos, de acordo com suas origens. No 
experimento clássico aqui mostrado, as 
células da mesoderme (verde), as células 
da placa neural (azul) e as células epidér-
micas (vermelho) foram desagregadas e 
em seguida reagregadas em uma mistura 
aleatória. Elas se separam por tipos em 
um arranjo que lembra o de um embrião 
normal, com um “tubo neural” interno, 
uma epiderme externa e uma mesoderme 
no meio. (Modificada de P.L. Townes e J. 
Holtfreter, J. Exp. Zool. 128:53–120, 1955. 
Com permissão de Wiley-Liss.)
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1041
faz as células de um mesmo tecido diferenciado se unirem preferencialmente umas 
com as outras. 
As caderinas desempenham uma função crucial neste processo de segregação 
de células durante o desenvolvimento. O aparecimento e o desaparecimento das ca-
derinas específicas correlacionam-se às etapas do desenvolvimento embrionário onde 
as células se reagrupam e mudam seus contatos criando novas estruturas de tecidos. 
No embrião dos vertebrados, por exemplo, alterações na expressão das caderinas são 
observadas durante a formação do tubo neural e seu desprendimento da ectoderme 
subjacente: as células do tubo neural perdem a caderina-E e adquirem outras cade-
rinas, incluindo a caderina-N, ao passo que as células da ectoderme que o revestem 
continuam expressando a caderina-E (Figura 19-8A e B). Quando as células da crista 
neural migram para fora do tubo neural, essas caderinas ficam fracamente detectáveis, 
e outras caderinas (caderina 7) parecem ajudar a manter as células migratórias unidas 
como um grupo de células frouxamente associadas (Figura 19-8C). Por fim, quando 
as células se agregam para formar um gânglio, elas voltam a expressar a caderina-N. A 
superexpressão da caderina-N nas células da crista neural emergentes impede que as 
células deixem o tubo neural. 
Estudos com células em cultura apoiam a ideia de que as ligações homofílicas das 
caderinas controlam os processos de segregação de tecidos. Em uma linhagem de fibro-
blastos denominados células L, não há expressão de caderinas e, portanto, as células não 
se unem umas às outras. Quando essas células são transfectadas com DNA que codifi-
ca a caderina-E, as caderinas-E de uma célula se ligam às caderinas-E da outra célula, 
resultado em adesão célula-célula. Se as células L que expressam diferentes caderinas 
são misturadas, elas se separam e agregam indicando que diferentes caderinas ligam-se 
preferencialmente a caderinas de seu tipo (Figura 19-9A), simulando o que acontece 
quando as células derivadas de tecidos que expressam diferentes caderinas são mistu-
radas. Uma segregação celular semelhante ocorre se as células L expressando diferentes 
quantidades da mesma caderina são misturadas (Figura 19-9B). Portanto, parece pro-
vável que as diferenças quantitativas e qualitativas na expressão das caderinas atuam na 
organização dos tecidos. 
(A) (B)
(C)
50 �m
Ectoderme
Tubo neural
Células da 
cristaneural
Células expressando a caderina-E
Células expressando a caderina 6B
Células expressando a caderina-N
Células expressando a caderina 7
Figura 19-8 Mudança no padrão de 
expressão de caderinas durante a for-
mação do sistema nervoso vertebrado. 
A figura mostra um corte transversal do 
embrião inicial de galinha quando o tubo 
neural se separa da ectoderme e então as 
células da crista neural se separam do tubo 
neural. (A, B) Micrografia de imunofluores-
cência mostrando o desenvolvimento do 
tubo neural marcado com anticorpos con-
tra (A) caderina-E (azul) e (B) caderina-N 
(amarelo). (C) Com a alteração do padrão 
de expressão gênica, os diferentes grupos 
de células se separam uns dos outros de 
acordo com as caderinas que expressam. 
(Micrografias cortesia de Miwako Nomura 
e Masatoshi Takeichi.)
Célula expressando 
a caderina-N
Célula expressando 
baixos níveis de E-caderina
SEGREGAÇÃO
SEGREGAÇÃO
(A)
(B)
Célula expressando 
a caderina-E
Célula expressando 
altos níveis de caderina-E
Figura 19-9 Segregação celular dependen-
te de caderina. As células em cultura podem 
se organizar de acordo com seu tipo e os níveis 
de caderinas que expressam. Isso pode ser 
visto pela marcação de diferentes populações 
de células com corantes de cores distintas. (A) 
Células expressando a caderina-N separadas 
de células expressando caderina-E. (B) Células 
expressando altos níveis de caderina-E sepa-
radas de células expressando baixos níveis de 
caderina-E. Essas células que expressam altos 
níveis de caderina-E aderem mais fortemente e 
acabam localizando-se na porção interna. 
1042 PARTE V As células em seu contexto social
As transições epitélio-mesenquimais dependem do controle das 
caderinas
A reunião das células em um epitélio é um processo reversível. Ao ativar a expressão das 
moléculas de adesão, as células mesenquimais dispersas não aderidas, como os fibro-
blastos, podem se associar para formar um epitélio. Por outro lado, as células epiteliais 
podem mudar suas características, dissociar-se e migrar para fora do tecido epitelial ori-
ginal como células individuais. Tais transições epitélio-mesenquimais desempenham um 
papel importante no desenvolvimento embrionário normal. A origem da crista neural é 
um exemplo. Essas transições dependem, em parte, das proteínas reguladoras de trans-
crição denominadas Slug, Snail e Twist. O aumento da expressão da Twist, por exemplo, 
transforma as células epiteliais em mesenquimais, e sua inibição causa o efeito oposto. 
A Twist atua, em parte, inibindo as caderinas, incluindo a caderina-E que mantém as 
células epiteliais unidas. 
Transições epitélio-mesenquimais também ocorrem em eventos patológicos du-
rante a vida adulta, no câncer. Em sua maioria, os cânceres se originam no epitélio, mas 
se tornam perigosamente propensos a se espalhar, isto é, tornar-se malignos, somente 
quando as células cancerosas escapam do epitélio de origem e invadem outros tecidos. 
Experimentos com células de câncer de mama malignas em cultura mostraram que o 
bloqueio da expressão da Twist pode transformá-las em não malignas. Por outro lado, a 
expressão forçada da Twist pode fazer as células epiteliais normais sofrerem a transição 
epitélio-mesenquimal e comportarem-se como células malignas. Mutações que rom-
pem a produção ou a função da caderina-E são frequentemente encontradas em células 
cancerosas, supostamente ajudando a transformá-las em células malignas.
As cateninas ligam as caderinas clássicas ao citoesqueleto de 
actina
Os domínios extracelulares das caderinas medeiam as ligações homofílicas nas junções 
aderentes. Os domínios intracelulares das caderinas típicas, incluindo todas as caderinas 
clássicas e algumas não clássicas, interagem com os filamentos do citoesqueleto: a actina 
nas junções aderentes e os filamentos intermediários nos desmossomos (ver Tabela 19-1). 
Essas ligações ao citoesqueleto são essenciais para uma adesão célula-célula eficiente, 
uma vez que caderinas que não apresentam domínios citoplasmáticos não podem manter 
as células unidas de maneira estável.
A ligação das caderinas ao citoesqueleto é indireta e depende de proteínas adap-
tadoras que se reúnem na cauda citoplasmática da caderina. As caudas das caderinas se 
ligam a duas proteínas nas junções aderentes: b-catenina e a outra menos relacionada, 
catenina p120. Uma terceira proteína denominada a-catenina interage com a b-catenina 
e recruta várias proteínas que irão proporcionar uma ligação dinâmica aos filamentos de 
actina (Figura 19-10). Nos desmossomos, as caderinas se ligam aos filamentos interme-
diários por meio de outras proteínas adaptadoras, incluindo uma proteína relacionada 
com a b-catenina denominada placoglobina, que veremos mais adiante. 
Na sua forma madura, as junções aderentes são enormes complexos de proteínas 
contendo centenas a milhares de moléculas de caderina, compactadas em uma densa 
rede regular ligadas ao lado extracelular por interações laterais entre os domínios das ca-
derinas, como vimos antes (ver Figura 19-6C). Na porção citoplasmática, uma rede com-
plexa de cateninas, reguladores de actina e feixes de actina contráteis unem os agrupa-
mentos de caderina ligando-os ao citoesqueleto de actina. A montagem de uma estrutura 
com tal complexidade não é uma tarefa simples e envolve uma sequência complexa de 
eventos controlados pelas proteínas reguladoras de actina, como discutido no Capítulo 
16. As características gerais do processo de montagem estão resumidas na Figura 19-11.
As junções aderentes respondem às forças geradas pelo 
citoesqueleto de actina
A maioria das junções aderentes é ligada por feixes contráteis de filamentos de actina e mio-
sina II não muscular. Portanto, essas junções estão sujeitas a forças de tração produzidas 
pela actina ligada. Essas forças de tração são importantes para a formação e manutenção da 
Membrana plasmática
Catenina p120
�-catenina
�-catenina
Filamentos 
de actina
Vinculina
CITOSOL
Caderina
Figura 19-10 A ligação das caderinas clás-
sicas aos filamentos de actina. As caderinas 
são ligadas diretamente aos filamentos de 
actina por meio de um complexo de proteínas 
adaptadoras contendo catenina p120, b-cate-
nina e a-catenina. Outras proteínas, incluindo 
a vinculina, associam-se com a a-catenina e 
auxiliam na ligação com a actina. A b-catenina 
desempenha uma segunda função, muito im-
portante, na sinalização intracelular, como ve-
remos no Capítulo 15 (ver Figura 15-60). Para 
simplificar, a caderina da junção na célula adja-
cente não está representada neste diagrama.
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1043
junção. Por exemplo, o rompimento da atividade da miosina leva à dissociação de muitas 
junções aderentes. Além disso, as forças contráteis que atuam nas junções em uma célula 
são equilibradas pelas forças contráteis na junção da célula oposta, de modo que nenhuma 
célula empurra a outra e, portanto, não desfaz a distribuição uniforme das células no tecido.
Os mecanismos responsáveis pela manutenção desse equilíbrio ainda não são 
bem compreendidos. As junções aderentes parecem detectar as forças que atuam nelas 
modificando o comportamento da actina e miosina equilibrando as forças nos dois lados 
da junção. Evidências para esses mecanismos foram obtidas em estudos com pares de 
cultura de células de mamíferos conectadas por junções aderentes. Se a atividade con-
trátil em uma célula é aumentada experimentalmente, as junções aderentes que ligam as 
duas células aumentam em tamanho e a atividade contrátil da segunda célula aumenta 
para equilibrar a da primeira, resultando em um equilíbrio entre as forças da junção. Este 
e outros experimentos sugerem que as junções aderentes não são simplesmente locais 
passivos de ligação entre proteínas, mas são sensores dinâmicos da tensão queregula 
seu comportamento em resposta às alterações nas condições mecânicas. Essa capacida-
de de transduzir um sinal mecânico em uma alteração do comportamento juncional é 
um exemplo de mecanotransdução. Mais adiante veremos que isso também é importan-
te nas junções célula-matriz.
Acredita-se que a mecanotransdução nas junções célula-célula dependa, pelo me-
nos em parte, das proteínas nos complexos de caderina que alteram sua forma quando 
esticada pela tensão. A proteína a-catenina, por exemplo, é esticada de uma forma eno-
velada para uma conformação estendida quando a atividade contrátil é aumentada na 
junção. O desenovelamento expõe um sítio de ligação escondido para outra proteína, a 
vinculina, que promove o recrutamento de mais actina para a junção (Figura 19-12). Por 
meio de mecanismos desse tipo é que as forças de tração nas junções as tornam mais 
fortes. Além disso, como descrito antes, a tração na junção em uma célula irá aumentar a 
força contrátil gerada na célula ligada. 
Em alguns tipos celulares, a contratilidade da actina reduz a adesão célula-célula, 
sobretudo se grandes forças estiverem envolvidas. Grandes forças contráteis baseadas 
na actina podem, em alguns tecidos, puxar as bordas das adesões célula-célula com for-
ça suficiente para separá-las, principalmente se a contração estiver associada com me-
canismos reguladores adicionais que enfraquecem a adesão. Tal mecanismo pode ser 
importante em determinadas formas de remodelagem dos tecidos durante o desenvolvi-
mento, como descreveremos a seguir. 
A remodelagem dos tecidos depende da coordenação da 
contração mediada pela actina com a adesão célula-célula
As junções aderentes são parte essencial da maquinaria para modelar a forma das estrutu-
ras dos organismos multicelulares do corpo de um animal. Ao ligar indiretamente os fila-
mentos de actina de uma célula com os de células vizinhas, as junções aderentes possibi-
litam que as células dos tecidos usem seu citoesqueleto de actina de maneira coordenada.
As junções aderentes ocorrem de várias formas. Em muitos tecidos não epiteliais, 
elas se apresentam na forma de pequenos pontos ou linhas que conectam os filamen-
Figura 19-11 Formação de uma jun-
ção aderente. (A) A formação inicia-se 
quando duas células epiteliais precursoras 
não aderidas exploram sua vizinhança com 
protrusões na membrana produzidas por 
concentrações localizadas de uma rede de 
actina. Quando as células fazem contato, 
pequenos agrupamentos de caderina e ca-
teninas se organizam no local de contato e 
se associam com a actina, levando à ativa-
ção da pequena GTPase Rac monomérica 
(não mostrada), um importante regulador 
da actina (ver Figura 16-85). (B) A Rac 
promove a formação de mais protrusões 
de actina nas vizinhanças, expandindo 
o tamanho da zona de contato e, por-
tanto, promovendo mais recrutamento 
das caderinas e suas proteínas cateninas 
associadas. (C) Por fim, a Rac é inativada e 
substituída pela GTPase Rho (não mostra-
da) relacionada, que altera a remodelagem 
da actina em feixes lineares de filamentos 
contráteis. A Rho também promove a 
reunião dos filamentos de miosina II que 
se associam com os feixes de actina para 
executar sua atividade contrátil. Essa ativi-
dade contrátil produz tensão que estimula 
mais ainda o recrutamento de actina e ex-
pansão da junção, em parte por meio do 
mecanismo ilustrado na Figura 19-12.
Filamentos 
de actina
Pequeno
agrupamento de 
caderina e catenina Recrutamento de mais 
caderinas e cateninas
Feixes contráteis de 
actina e miosina
(A) (B) (C)
Protrusões na membrana 
iniciam o contato
célula-célula
O recrutamento das 
actinas e caderinas 
expande a junção
A remodelagem da actina 
e o recrutamento da miosina 
expandem as junções aderentes
1044 PARTE V As células em seu contexto social
tos de actina cortical abaixo da membrana plasmática entre duas células vizinhas. No 
músculo cardíaco, elas ancoram os feixes de actina do aparelho contrátil e atuam em 
paralelo com os desmossomos para ligar as células contráteis de ponta a ponta. O mode-
lo de junções aderentes ocorre no epitélio onde elas costumam formar um cinturão de 
adesão contínuo (ou zona aderente) logo abaixo da face apical do epitélio, circundando 
cada célula da camada (Figura 19-13). Em cada célula, um feixe contrátil de filamentos 
de actina e miosina II permanece adjacente ao cinturão de adesão, orientado paralela-
mente à membrana plasmática e preso a ela pelas caderinas e suas proteínas adapta-
doras intracelulares associadas. Os feixes de actina-miosina são ligados pelas caderinas 
Figura 19-12 Mecanotransdução em 
uma junção aderente. (A) As junções 
célula-célula são capazes de detectar um 
aumento na tensão e responder fortale-
cendo as ligações da actina. Acredita-se 
que a detecção da tensão dependa em 
parte da a-catenina (ver Figura 19-10). (B) 
Quando os filamentos de actina são puxa-
dos de dentro da célula pela miosina II não 
muscular, as forças resultantes desenove-
lam um domínio na a-catenina, expondo 
um sítio de ligação, que estava escondido, 
da proteína adaptadora vinculina. Então, a 
vinculina promove um recrutamento adi-
cional de actina, fortalecendo as ligações 
entre a junção e o citoesqueleto. 
Filamento 
de actina
Vinculina
CITOSOL
Membrana plasmática
�-catenina 
enovelada
CITOSOL
�-catenina 
estendida
Célula aderida 
puxa a caderina
Miosina II puxa a actina
(B) COM TENSÃO(A) SEM TENSÃO
Caderina
Figura 19-13 Junções aderentes entre 
células epiteliais do intestino delgado. 
Essas células são especializadas na absor-
ção de nutrientes. No seu ápice, voltado 
para o lúmen do intestino, elas possuem 
muitas microvilosidades (protrusões que 
aumentam a superfície da área de absor-
ção). As junções aderentes tomam a forma 
de um cinturão de adesão, circulando 
cada uma das células. Sua característica 
mais óbvia é o feixe contrátil de actina, 
localizado na superfície citoplasmática da 
membrana plasmática juncional. Os feixes 
de filamentos de actina são presos por 
proteínas intracelulares às caderinas, que 
se ligam às caderinas nas células adjacen-
tes. Dessa maneira, os feixes de filamentos 
de actina das células adjacentes são uni-
dos. Esta ilustração não mostra muitas das 
junções célula-célula e célula-matriz das 
células epiteliais (ver Figura 19-2). 
Filamentos de actina 
nas microvilosidades
LÚMEN
Extensão das microvilosidades 
na superfície apical
Cinturão 
de adesão Caderinas
Junções compactas
Feixes de filamentos 
de actina
Membrana plasmática 
lateral de células 
epiteliais adjacentes
Superfície basal
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1045
em uma extensa rede transcelular. A contração coordenada dessa rede proporciona as 
forças motoras para um processo fundamental na morfogênese animal, o enovelamento 
das camadas de células epiteliais em tubos, vesículas e outras estruturas relacionadas 
(Figura 19-14).
A coordenação da adesão célula-célula e a contratilidade da actina estão rica-
mente ilustradas pelos rearranjos celulares que ocorrem no início do desenvolvimento 
da Drosophila melanogaster, a mosca-das-frutas. Logo após a gastrulação, o epitélio 
externo do embrião é alongado por um processo denominado extensão da banda ger-
minativa, no qual as células convergem para o interior do eixo dorsoventral e se esten-
dem ao longo do eixo anteroposterior (Figura 19-15). A contração dependente de acti-
na, ao longo dos limites de células específicas, é coordenada por uma perda de junções 
aderentes específicas para permitir que as células se insiram entre outras células (um 
processo denominado intercalação), resultando em um epitélio mais longo e estreito. 
Os mecanismos subjacentes à perda da adesão ao longo dos limites de células especí-
ficas não estão bemdefinidos, mas dependem, em parte, do aumento da degradação 
da b-catenina, devido à sua fosforilação por uma proteína-cinase que está localizada 
especificamente nestes limites.
Os desmossomos fornecem força mecânica ao epitélio
Os desmossomos são estruturalmente similares às junções aderentes, mas contêm ca-
derinas especializadas que se ligam aos filamentos intermediários em vez de se ligarem 
aos filamentos de actina. Sua principal função é proporcionar força mecânica. Os des-
mossomos são importantes nos invertebrados, mas não são encontrados, por exemplo, 
na Drosophila. Eles estão presentes na maioria dos epitélios maduros de vertebrados e 
Figura 19-14 O enovelamento de uma 
lâmina epitelial para formar um tubo 
epitelial. Acredita-se que as contrações 
orientadas dos feixes de filamentos de 
actina e miosina ao longo dos cinturões 
de adesão provoquem o estreitamento 
do ápice das células epiteliais, ajudando 
a camada epitelial a formar o tubo. Um 
exemplo é a formação do tubo neural nos 
estágios iniciais do desenvolvimento dos 
vertebrados (ver Figura 19-8). 
Camada de células epiteliais
Cinturão de adesão com 
filamentos de actina associados
INVAGINAÇÃO DA CAMADA EPITELIAL 
CAUSADA POR UM ESTREITAMENTO 
ORGANIZADO DOS CINTURÕES DE ADESÃO 
EM REGIÕES ESPECÍFICAS DA CAMADA CELULAR
O TUBO EPITELIAL DESPRENDE-SE 
DA CAMADA DE CÉLULAS
Tubo epitelial
Figura 19-15 Remodelagem das 
adesões célula-célula no epitélio em-
brionário de Drosophila. À esquerda 
está representado um grupo de células 
do epitélio externo de um embrião de 
Drosophila. Durante a extensão da banda 
germinativa, as células convergem em 
direção umas das outras (centro) no eixo 
dorsoventral e então se estendem ao 
longo do eixo anteroposterior (direita). 
O resultado é a intercalação: células que 
estavam originalmente distantes ao longo 
do eixo dorsoventral (verde) são inseridas 
entre as células que as separavam (cinza). 
Esses rearranjos dependem da regulação 
espacial dos feixes contráteis de actina-
-miosina, que estão localizados sobretudo 
nos limites verticais das células (vermelho, 
esquerda). A contração desses feixes é 
acompanhada pela remoção da E-caderina 
(não mostrada) no mesmo limite celular, 
resultando em um encolhimento e perda 
da adesão ao longo do eixo vertical (cen-
tro). Então, novas adesões baseadas em 
caderinas (azul, direita) são formadas e se 
expandem ao longo dos limites horizon-
tais, levando a uma extensão das células 
na orientação anteroposterior.
Anterior Posterior
Dorsal
Ventral
Actina-miosina
Caderina
1046 PARTE V As células em seu contexto social
são particularmente abundantes nos tecidos sujeitos a altos níveis de estresse mecânico, 
como o musculo cardíaco e a epiderme, o epitélio que forma a camada externa da pele.
A Figura 19-16A apresenta a estrutura geral de um desmossomo, e a Figura 19-16B 
apresenta algumas de suas proteínas. Os desmossomos aparecem como pontos de con-
tato em forma de botões que fixam as células (Figura 19-16C). Dentro da célula, os feixes 
de filamentos intermediários semelhantes a cordas que estão ancorados nos desmos-
somos formam uma rede estrutural de grande força de tensão (Figura 19-16D), com li-
gação aos feixes similares nas células adjacentes, criando uma rede que se estende por 
todo o tecido (Figura 19-17). Um tipo particular de filamento intermediário ligado aos 
desmossomos depende do tipo celular: por exemplo, eles são filamentos de queratina na 
maioria das células epiteliais, e filamentos de desmina nas células do musculo cardíaco. 
A importância dos desmossomos é demonstrada por algumas formas da doença 
de pele potencialmente fatal denominada pênfigo. Indivíduos afetados produzem an-
ticorpos contra uma de suas próprias proteínas caderinas dos desmossomos. Esses an-
ticorpos ligam-se e rompem os desmossomos que mantêm as células epiteliais (que-
ratinócitos) unidas, resultando na formação de bolhas na pele com extravasamento de 
fluidos para o epitélio frouxo.
As junções compactas formam uma barreira entre as células e um 
obstáculo entre os domínios de membrana plasmática
As camadas de células epiteliais englobam e dividem o corpo do animal, revestindo 
toda a sua superfície e cavidades, criando compartimentos internos onde ocorrem os 
Filamentos 
intermediários
Filamentos 
intermediários Membrana plasmática
Placa densa de 
proteínas adaptadoras
Proteínas caderinas 
não clássicas
(A)
(B)
(C) (D)
Desmoplaquina Placoglobina
Placofilina
Proteínas adaptadoras
Desmogleína
Desmocolina
Proteínas 
caderinas 
não clássicas
0,5 �m 100 nm
Membrana 
plasmática
CITOSOL CITOSOL
Figura 19-16 Desmossomos. (A) Componentes estruturais do desmossomo. Na superfície citoplasmática de cada 
membrana plasmática em interação há uma densa placa composta por uma mistura de proteínas adaptadoras in-
tracelulares. Um feixe de filamentos de queratina é ligado à superfície de cada placa. As caderinas transmembrana 
não clássicas se ligam às placas e interagem por meio de seus domínios extracelulares para manter as membranas 
adjacentes unidas. (B) Alguns componentes moleculares dos desmossomos. A desmogleína e a desmocolina são 
caderinas não clássicas. Suas caudas citoplasmáticas se ligam à placoglobina (g-catenina) e à placofilina (uma 
proteína com relação distante com a catenina p120), que, por sua vez, se liga a desmoplaquina. A desmoplaquina 
se liga às laterais dos filamentos intermediários, prendendo os desmossomos a esses filamentos. (C) Micrografia 
eletrônica da junção desmossômica entre três células epiteliais da pele de um filhote de camundongo. (D) Parte do 
mesmo tecido em maior aumento, mostrando um único desmossomo, com os filamentos intermediários ligados a 
ele. (C e D, de W. He, P. Cowin and D.L. Stokes, Science 302:109–113, 2003. Com permissão de AAAS.)
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1047
processos especializados. As camadas epiteliais parecem ser uma invenção que remon-
ta à origem da evolução animal, diversificando uma grande variedade de formas, mas 
conservando uma organização com base em um conjunto de mecanismos moleculares 
conservados. 
Essencialmente, todos os epitélios são ancorados a outros tecidos em um lado, a 
porção basal, e livres de qualquer ligação no lado oposto, a porção apical. A lâmina basal 
localiza-se na interface com o tecido subjacente, mediando a ligação, enquanto a super-
fície apical do epitélio em geral é banhada por um líquido extracelular. Assim, todos os 
epitélios são estruturalmente polarizados, assim como suas células individuais: a porção 
basal da célula, aderida à lâmina basal abaixo, difere da porção apical, exposta ao meio.
Desse modo, todos os epitélios possuem pelo menos uma função em comum: eles 
atuam como uma barreira de permeabilidade seletiva, separando os fluidos que per-
meiam os tecidos na sua porção basal dos fluidos com diferente composição química na 
sua porção apical. Essa função de barreira requer que as células adjacentes sejam sela-
das por junções compactas, de modo que as moléculas não possam passar livremente 
pela camada celular.
O epitélio do intestino delgado fornece uma excelente ilustração da estrutura e 
função da junção compacta (ver Figura 19-2). Esse epitélio possui uma estrutura co-
lunar simples, isto é, consiste em uma única camada de células altas (colunares). Elas 
são de diversos tipos diferenciados, mas em sua maioria são células absorventes, es-
pecializadas na absorção de nutrientes da cavidade interna, ou lúmen, do intestino. 
As células absorventes devem transportar nutrientes selecionados através do epitélio 
do lúmen para o líquido extracelular no outro lado. De lá, esses nutrientes serão di-
fundidos para os pequenos vasos sanguíneos que irão nutrir o organismo. Esse trans-
porte transcelular depende de dois gruposde proteínas de transporte na membrana 
plasmática de células de absorção. Um grupo está restrito à superfície apical da célula 
epitelial (a superfície que fica voltada para o lúmen) e transporta ativamente moléculas 
selecionadas do intestino para a célula. O outro grupo está restrito à superfície baso-
lateral (basal e lateral), permitindo que a mesma molécula deixe a célula por difusão 
passiva para o líquido extracelular no outro lado do epitélio. Para manter esse trans-
porte direcional, os espaços entre as células epiteliais devem ser selados, de modo que 
as moléculas transportadas não possam difundir novamente para o lúmen do intestino 
através desses espaços (Figura 19-18). Além disso, as proteínas de transporte devem 
estar corretamente distribuídas na membrana plasmática. Os transportadores apicais 
devem ser levados até o ápice da célula e não podem migrar para a membrana baso-
lateral, e os transportadores basolaterais devem ser levados e mantidos na membrana 
basolateral. As junções compactas, além de selar os espaços entre as células, também 
atuam como “cercas” que ajudam a impedir que as proteínas apicais e basolaterais se 
difundam para as regiões erradas.
A função de barreira das junções compactas é facilmente demonstrada por meio 
de experimentos: uma proteína de baixo peso molecular marcada, adicionada em um 
lado do epitélio, não passará além da junção compacta (Figura 19-19). Porém, a selagem 
não é absoluta. Embora as junções compactas sejam impermeáveis a macromoléculas, 
sua permeabilidade a íons e outras pequenas moléculas varia em diferentes epitélios. As 
junções compactas no epitélio que reveste o intestino delgado, por exemplo, são 10 mil 
vezes mais permeáveis a íons inorgânicos, como o Na1, do que as junções compactas no 
epitélio que reveste a bexiga. O movimento de íons e outras moléculas entre as células 
epiteliais é denominado transporte paracelular, e as diferenças tecido-específicas nas 
taxas de transporte resultam, em geral, das diferenças nas proteínas que formam as jun-
ções compactas.
As junções compactas contêm feixes de proteínas de adesão 
transmembrana
Quando as junções compactas são visualizadas por microscopia eletrônica de criofratu-
ra, elas são vistas como uma rede ramificada de fitas selantes que circundam completa-
mente a extremidade apical de cada célula na camada epitelial (Figura 19-20A e B). Na 
micrografia eletrônica convencional, as folhas externas das duas membranas plasmáti-
Filamentos de queratina 
Desmossomo
HemidesmossomoLâmina basal 
Figura 19-17 Desmossomos, hemidesmos-
somos e rede de filamentos intermediá-
rios. As redes de filamentos intermediários de 
queratina de células adjacentes – neste exem-
plo, células epiteliais do intestino delgado – são 
indiretamente conectadas umas às outras pelos 
desmossomos e à lâmina basal pelos hemides-
mossomos.
1048 PARTE V As células em seu contexto social
cas estão fortemente unidas na região das fitas (Figura 19-20C). Cada fita é composta 
por um longo segmento de proteínas de adesão transmembrana homofílicas embebidas 
em cada uma das duas membranas plasmáticas que estão interagindo. Os domínios ex-
tracelulares dessas proteínas ligam-se diretamente uns aos outros para bloquear o espa-
ço intercelular (Figura 19-21). 
As principais proteínas transmembrana da junção compacta que forma essas fitas 
são as claudinas, essenciais na formação e na função da junção compacta. Por exemplo, 
um camundongo que não possui o gene da claudina-1 não forma junções compactas 
entre as células da camada epitelial da pele e, como resultado, as crias perdem água ra-
pidamente por evaporação pela pele e morrem em poucos dias após o nascimento. Por 
outro lado, se células não epiteliais tais como os fibroblastos são artificialmente forçadas 
a expressar o gene da claudina, elas irão formar junções compactas umas com as outras. 
Junções compactas normais também contêm uma proteína transmembrana denomina-
da ocludina, segunda em importância, a qual não é essencial para a montagem ou es-
Figura 19-18 O papel das junções com-
pactas no transporte transcelular. 
Para simplificar, somente as junções com-
pactas estão representadas. As proteínas 
de transporte estão limitadas a regiões dis-
tintas da membrana plasmática nas células 
epiteliais do intestino delgado. Essa segre-
gação permite a transferência vetorial de 
nutrientes através da camada epitelial do 
lúmen intestinal para o sangue. No exem-
plo apresentado, a glicose é ativamente 
transportada na célula por transportadores 
de glicose acionados por Na1 presentes na 
superfície apical e deixa a célula por meio 
dos transportadores de glicose passivos 
localizados na membrana basolateral. As 
junções compactas parecem confinar as 
proteínas de transporte aos domínios de 
membrana apropriados, atuando como 
barreiras à difusão dentro da bicamada 
lipídica da membrana plasmática; essas 
junções também bloqueiam o refluxo de 
glicose do lado basal do epitélio para o 
lúmen intestinal (ver Animação 11.2).
LÚMEN DO 
INTESTINO
Superfície apical
Transportador de glicose 
dirigido por Na+
Junção 
compacta
Membranas 
plasmáticas das 
células adjacentes
Espaço 
intercelular
Transportador de 
glicose passivo
Célula 
3
SANGUE
Célula 
2
Célula 
1
LÍQUIDO 
EXTRACELULAR/TECIDO 
CONECTIVO
Lâmina basal
Superfície 
basolateral
BAIXA
BAIXA
Glicose
Glicose
Glicose
ALTA
concentração 
de glicose
Figura 19-19 As junções compactas 
permitem que o epitélio atue como 
barreira na difusão de solutos. 
(A) Representação esquemática mostrando 
como uma pequena molécula traçadora 
adicionada em um lado do epitélio é impe-
dida de atravessar o epitélio pelas junções 
compactas que selam as células adjacen-
tes. Para simplificar, as junções aderentes 
e outras junções celulares não estão repre-
sentadas. (B) Eletromicrografias de células 
em um epitélio onde uma pequena molé-
cula traçadora eletrodensa extracelular foi 
adicionada à região apical (esquerda) ou 
à região basolateral (direita). As junções 
compactas bloqueiam a passagem da mo-
lécula traçadora em ambas as direções. (B, 
cortesia de Daniel Friend.)
LÚMEN
Molécula 
traçadora
Junção 
compacta
Junção 
compacta
0,5 �m 0,5 �m
Célula
1
Célula
2
Célula
3
(A) (B)
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1049
trutura da junção compacta, mas é importante para limitar a permeabilidade juncional. 
Uma terceira proteína transmembrana, a tricelulina, é necessária para selar as membra-
nas celulares e impedir o vazamento transepitelial nos locais de encontro de três células.
A família de proteínas claudinas possui muitos membros (24 nos humanos), e es-
tes são expressos em diferentes combinações em diferentes epitélios para proporcionar 
propriedades específicas de permeabilidade às camadas epiteliais. Acredita-se que elas 
formem poros paracelulares, canais seletivos que permitem que íons específicos cruzem 
a barreira das junções compactas de um espaço extracelular para outro. Uma claudina 
específica encontrada nas células epiteliais do rim, por exemplo, é necessária para dei-
xar o Mg21 passar entre as células dos túbulos renais de modo que esse íon possa ser 
reabsorvido da urina para o sangue. Uma mutação no gene que codifica essa claudina 
resulta na perda excessiva de Mg21 na urina.
As proteínas de suporte organizam os complexos de proteínas 
juncionais
Como as moléculas de caderina das junções aderentes, as claudinas e ocludinas das 
junções compactas interagem umas com as outras nas suas regiões extracelulares para 
promover a montagem da junção. A organização das proteínas de adesão nas junções 
compactas depende de proteínas adicionais que se ligam na porção citoplasmática das 
proteínas de adesão, como nas junções aderentes. As proteínasorganizadoras funda-
mentais das junções compactas são as proteínas da zona ocludente (ZO). As três princi-
pais representantes da família ZO, ZO-1, ZO-2 e ZO-3, são grandes proteínas de suporte 
que fornecem o suporte estrutural onde a junção compacta é formada. Essas moléculas 
intracelulares consistem em cordas de domínios de ligação de proteínas, geralmente in-
cluindo vários domínios PDZ, segmentos de cerca de 80 aminoácidos de comprimento 
(A) Membrana 
plasmática lateral
Saliências das partículas 
transmembrana formando
as fitas selantes (face P)
Conexão 
focal
Conexão 
focal
Membrana 
plasmática
50 nm0,5 �m
Lúmen intestinalMicrovilosidades
(C)(B)
Junção 
compacta
Célula 1 Célula 2
Figura 19-20 Estrutura de uma junção compacta entre células epiteliais do intestino delgado. As 
junções são mostradas esquematicamente em (A), em uma microscopia eletrônica de uma criofratura em (B) 
e em uma microscopia eletrônica convencional em (C). Em (B), o plano da micrografia é paralelo ao plano da 
membrana, e as junções compactas parecem com uma banda, semelhante a um cinturão de fitas selantes anas-
tomosadas que circundam cada célula da camada (ver Figura 19-21A). Em (C), a junção é vista como uma série 
de conexões focais entre a camada externa de duas membranas plasmáticas interagindo, cada conexão corres-
pondendo a uma fita selante em secção transversal. (B e C, de N.B. Gilula, in Cell Communication [R.P. Cox, ed.], 
pp. 1–29. New York: Wiley, 1974.)
1050 PARTE V As células em seu contexto social
que podem reconhecer e ligar as caudas C-terminais de proteínas parceiras específicas 
(Figura 19-22). Um domínio dessas proteínas de suporte pode se ligar à proteína clau-
dina, enquanto outros podem se ligar à ocludina ou ao citoesqueleto de actina. Além 
disso, uma molécula de proteína de suporte pode se ligar a outra. Desse modo, a célula 
pode reunir um tapete de proteínas intracelulares que organizam e posicionam as fitas 
selantes das junções compactas. 
A rede de junções compactas das fitas selantes costuma localizar-se acima das jun-
ções aderentes e dos desmossomos que mantêm as células unidas mecanicamente. Toda 
essa rede é denominada complexo juncional (ver Figura 19-2). As partes desse complexo 
juncional dependem umas das outras para a sua formação. Por exemplo, anticorpos an-
ticaderina que bloqueiam a formação das junções aderentes também bloqueiam a for-
mação das junções compactas. 
As junções do tipo fenda ligam as células de forma elétrica e 
metabólica
As junções compactas bloqueiam a passagem pelos espaços entre as células epiteliais, 
impedindo que moléculas extracelulares passem de um lado do epitélio para o outro. 
Outro tipo de estrutura juncional possui uma função radicalmente diferente: ele faz pon-
tes entre células adjacentes criando canais diretos do citoplasma de uma célula para o de 
outra. Esses canais são denominados junções do tipo fenda. 
Figura 19-21 Modelo de uma junção 
compacta. (A) As fitas selantes mantêm 
as membranas plasmáticas adjacentes uni-
das. As fitas são compostas por proteínas 
transmembrana que fazem contato por 
meio do espaço intercelular, selando a 
membrana. (B) Composição molecular da 
fita selante. Os principais componentes 
extracelulares das junções compactas são 
membros de uma família de proteínas 
com quatro domínios transmembrana. 
Uma dessas proteínas, a claudina, é a mais 
importante para a montagem e estrutura 
das fitas selantes, enquanto a proteína 
ocludina desempenha uma função menos 
crítica na determinação da permeabilidade 
da junção. As duas terminações dessas 
proteínas estão na porção citoplasmática 
da membrana, onde interagem com gran-
des proteínas de suporte que organizam 
as fitas selantes e conectam as junções 
compactas com o citoesqueleto de actina 
(não apresentado aqui, mas pode ser visto 
na Figura 19-22).
Célula 1
Célula 2
(B)
(A)
C
C
N
N
Claudina Ocludina
Proteínas da junção compacta
Membranas plasmáticas 
em interação
Espaço 
intercelular
Fitas selantes 
das proteínas 
claudina e 
ocludina
Célula 
1
Célula 
2
0,3 �m
Figura 19-22 Proteínas de suporte 
nas junções compactas. As proteínas de 
suporte ZO-1, ZO-2 e ZO-3 estão concen-
tradas abaixo da membrana plasmática 
nas junções compactas. Cada uma das 
proteínas possui múltiplos domínios de li-
gação de proteína, incluindo três domínios 
PDZ, um domínio SH3 e um domínio GK, 
ligado como contas em um colar flexível. 
Esses domínios permitem que as proteínas 
interajam umas com as outras e com 
muitas outras parceiras como indicado na 
figura, formando uma rede entrelaçada 
de proteínas que organiza as fitas selantes 
das junções compactas ligando-as ao 
citoesqueleto de actina. As proteínas de 
suporte com estrutura similar auxiliam na 
organização dos complexos juncionais, in-
cluindo aqueles das sinapses neurais.
PDZ PDZ PDZ SH3 GK P
PDZ PDZ PDZ SH3 GK P
PDZ PDZ PDZ SH3 GKP
N
N
N
ZO-1
Claudina
Domínios
ZO-2
Domínios
ZO-3
Domínios
Ocludina Actina
Proteínas 
ZO
Proteínas 
sinalizadoras
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1051
As junções do tipo fenda estão presentes na maioria dos tecidos animais, incluin-
do tecido conectivo, bem como epitélio e músculo cardíaco. Cada junção do tipo fenda 
aparece nas micrografias eletrônicas convencionais como uma mancha onde as mem-
branas das duas células adjacentes estão separadas por um espaço uniforme de cerca de 
2 a 4 nm (Figura 19-23). A fenda é formada por proteínas formadoras de canais de duas 
famílias distintas denominadas conexinas e inexinas. As conexinas são as proteínas pre-
dominantes das junções do tipo fenda nos vertebrados, com 21 isoformas nos humanos. 
As inexinas são encontradas nas junções do tipo fenda nos invertebrados.
As junções do tipo fenda possuem um poro de tamanho de cerca de 1,4 nm, que 
permite a troca de íons e outras pequenas moléculas solúveis em água, mas não de 
macromoléculas como as proteínas ou ácidos nucleicos (Figura 19-24). Uma corrente 
elétrica injetada em uma célula com o auxílio de um microeletrodo causa um distúr-
bio elétrico na célula vizinha, devido ao fluxo de íons carregando a carga elétrica ao 
longo da junção do tipo fenda. Esse acoplamento elétrico por meio da junção do tipo 
fenda tem um propósito óbvio nos tecidos contendo células eletricamente excitáveis: 
os potenciais de ação podem se dispersar rapidamente de célula para célula, sem o 
atraso que ocorre nas sinapses químicas. Nos vertebrados, por exemplo, o acoplamen-
to elétrico por meio das junções do tipo fenda sincroniza as contrações das células do 
músculo cardíaco e do músculo liso responsável pelos movimentos peristálticos do in-
testino. As junções do tipo fenda também ocorrem em muitos tecidos que não contêm 
células eletricamente excitáveis. Em princípio, compartilhar pequenos metabólitos e 
íons confere mecanismos para coordenar as atividades das células individuais em de-
terminados tecidos e homogeneizar flutuações ao acaso na concentração de pequenas 
moléculas em diferentes células. 
Um conéxon da junção do tipo fenda é constituído por seis 
subunidades de conexinas transmembrana
As conexinas são proteínas com quatro porções transmembrana, sendo que seis su-
bunidades se unem para formar um hemicanal, ou conéxon. Quando os conéxons na 
membrana plasmática de duas células em contato são alinhados, eles formam um canal 
aquoso contínuo que conecta os dois interiores celulares (Figura 19-25). As junções do 
tipo fenda consistem em muitos conéxons em paralelo que formam um tipo de peneira 
molecular. Além de fornecer um canal de comunicação entre as células, essa peneira 
também proporciona uma forma de adesão célula-célula que suplementa as adesões 
mediadas pela claudina e caderina antes discutidas.Figura 19-23 Junções do tipo fenda 
vistas ao microscópio eletrônico. Mi-
crografia eletrônica de um corte fino (A) e 
de criofratura (B) de uma placa grande e 
pequena de junção tipo fenda entre fibro-
blastos em cultura. Em (B), cada junção é 
visualizada como um aglomerado de par-
tículas intramembrana homogêneas. Cada 
partícula intramembrana corresponde a 
um conéxon (ver Figura 19-25). (De N.B. 
Gilula, in Cell Communication [R.P. Cox, 
ed.], pp. 1–29. New York: Wiley, 1974.)
PM
100
1.000
5.000
20.000
Figura 19-24 Determinação do tama-
nho de um canal de junção do tipo 
fenda. Quando moléculas fluorescentes 
de vários tamanhos são injetadas em 
uma das duas células ligadas por uma 
junção do tipo fenda, apenas as moléculas 
com peso molecular (PM) menor do que 
1.000 dáltons podem passar para a outra 
célula; as moléculas maiores não passam. 
Assim, as células ligadas compartilham 
pequenas moléculas (como íons inorgâni-
cos, açúcares, aminoácidos, nucleotídeos, 
vitaminas e moléculas sinalizadoras de 
AMP cíclico e inositol trifosfato), mas não 
macromoléculas (proteínas, ácidos nuclei-
cos e polissacarídeos).
(A)
100 nm
Membranas
Grande 
junção 
do tipo fenda
Pequena 
junção 
do tipo fenda
(B)
100 nm
1052 PARTE V As células em seu contexto social
As junções do tipo fenda de diferentes tecidos podem ter propriedades distintas 
porque são formadas por combinações diversas de conexinas, criando canais que dife-
rem em permeabilidade e regulação. A maioria dos tipos celulares expressa mais de um 
tipo de conexina, e duas proteínas conexinas diferentes podem se unir em uma conexão 
heteromérica com suas próprias propriedades distintas. Além disso, células adjacentes 
que expressam diferentes conexinas podem formar canais intercelulares nos quais os 
dois hemicanais alinhados são distintos (ver Figura 19-25B). 
Assim como os canais iônicos convencionais (discutido no Capítulo 11), os canais das 
junções do tipo fenda individuais não permanecem abertos todo o tempo; em vez disso, eles 
abrem e fecham continuamente. Essas alterações são induzidas por vários estímulos, in-
cluindo a diferença de voltagem entre as duas células conectadas, o potencial de membrana 
de cada célula e várias propriedades químicas do citoplasma, incluindo o pH e a concentra-
ção de Ca21 livre. Alguns subtipos de junções do tipo fenda também podem ser regulados 
por sinais extracelulares como os neurotransmissores. Estamos apenas começando a en-
tender as funções fisiológicas e as bases estruturais desses vários mecanismos de controle.
Cada placa de junção do tipo fenda é uma estrutura dinâmica que pode pronta-
mente formar-se, dissociar-se ou ser remodelada, podendo ser formada por agrupamen-
tos de poucos ou até centenas de conéxons (ver Figura 19-23B). Estudos com conexinas 
marcadas com fluoróforos em células vivas mostraram que novos conéxons são constan-
temente adicionados à periferia de uma placa juncional, enquanto os velhos conéxons 
são removidos do interior e destruídos (Figura 19-26). Esta renovação é rápida: as molé-
culas de conexinas têm meia-vida de poucas horas. 
O mecanismo de remoção dos velhos conéxons do meio interior da placa não é 
conhecido, mas a via de liberação de novos conéxons para a periferia parece clara. Eles 
são inseridos na membrana plasmática por exocitose, como as outras proteínas integrais 
de membrana, e então se difundem no plano da membrana até chegaram à periferia de 
uma placa de conéxon e ficarem aprisionados. Como resultado, a membrana plasmática 
distante da junção do tipo fenda deve ter conéxons – hemicanais – que ainda não parea-
ram com seus correspondentes na outra célula. Acredita-se que esses hemicanais ainda 
não pareados sejam mantidos em uma conformação muito próxima, impedindo que a 
célula perca suas pequenas moléculas pelo vazamento entre eles. Entretanto, também 
há evidências de que, em algumas circunstâncias, eles podem abrir e atuar como canais 
para a liberação de pequenas moléculas sinalizadoras.
Figura 19-25 Junções do tipo fenda. 
(A) Ilustração das membranas plasmáticas 
de duas células adjacentes interagindo. 
Cada bicamada lipídica é apresentada 
como um par de folhas. Os agrupamentos 
de proteínas chamados de conéxons (ver-
de), cada um formado por seis subunida-
des de conexinas, penetram as bicamadas 
justapostas. Dois conéxons unem-se 
através do espaço intercelular, formando 
um canal aquoso contínuo que conecta 
as duas células. (B) A organização das co-
nexinas em conéxons, e dos conéxons em 
canais intercelulares. Os conéxons podem 
ser heteroméricos ou homoméricos, e os 
canais intercelulares podem ser homotí-
picos ou heterotípicos. (C) Estrutura em 
alta resolução de um canal de junção do 
tipo fenda homomérico, determinada por 
cristalografia de raios X da conexina 26 
humana. Nesta posição, temos uma visão 
de cima para baixo na direção do poro 
formado pelas seis subunidades de cone-
xinas. A estrutura ilustra as características 
gerais do canal e sugere um poro com cer-
ca de 1,4 nm, como previsto por estudos 
sobre a permeabilidade da junção do tipo 
fenda realizados com moléculas de vários 
tamanhos (ver Figura 19-24). (Código PDB: 
2ZW3.)
Membranas plasmáticas 
em interação
Canal de 
1,5 nm de 
diâmetro
Conéxons 
compostos 
por 6 unidades
Espaço 
de 
2-4 nm
Dois conéxons 
alinhados formando 
um canal aberto entre as 
células adjacentes
(A)
(B) Conexinas Conéxons
Homomérico
Heteromérico Homotípico Heterotípico
Canais intercelulares
(C)
1,4 nm
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1053
Nas plantas, os plasmodesmos realizam muitas das funções das 
junções do tipo fenda
Os tecidos de uma planta são organizados por princípios diferentes daqueles dos ani-
mais. Isso ocorre porque as células das plantas estão aprisionadas dentro de uma parede 
celular rígida composta por uma matriz extracelular rica em celulose e outros polissaca-
rídeos, como veremos mais tarde. A parede celular das células adjacentes é firmemente 
fixada às suas vizinhas, eliminando a necessidade de as junções de ancoragem mante-
rem as células no lugar. No entanto, a necessidade de contato célula-célula permanece. 
Assim, as células vegetais possuem apenas uma classe de junções intercelulares, os plas-
modesmos. Como as junções do tipo fenda, eles conectam diretamente o citoplasma de 
duas células adjacentes.
Nas plantas, entretanto, a parede celular entre um típico par de células adjacentes 
tem pelo menos 0,1 mm de espessura, e assim uma estrutura muito diferente da junção 
do tipo fenda é necessária para mediar a comunicação através dela. Os plasmodesmos 
solucionam o problema. Com poucas exceções especializadas, cada célula viva em uma 
planta superior é conectada à sua vizinha por essas estruturas, as quais formam finos 
canais citoplasmáticos através da parede celular. Como mostrado na Figura 19-27A, a 
membrana plasmática de uma célula é contínua com a de sua vizinha em cada plasmo-
desmo, e o citoplasma das duas células é conectado por um canal mais ou menos cilín-
drico, com um diâmetro de 20 a 40 nm.
No interior do canal da maioria dos plasmodesmos há uma estrutura cilíndrica 
mais estreita, o desmotúbulo, que é contínuo com o retículo endoplasmático (RE) 
liso de cada célula (Figura 19-27B-D). Entre a porção externa do desmotúbulo e a 
face interna do canal cilíndrico formado pela membrana plasmática, há um anel de 
citosol através do qual pequenas moléculas passam de uma célula a outra. Como 
cada parede celular é formada na fase de citocinese durante a divisão celular, os 
plasmodesmos também são criados nessa fase. Eles se formam ao redor do retículo 
endoplasmático liso que fica aprisionado na placa celular em desenvolvimento (dis-
cutido no Capítulo 17). Eles também podem se inserir de novo em paredescelulares 
preexistentes, onde normalmente são encontrados como agrupamentos denomina-
dos campos minados. Os plasmodesmos podem ser removidos quando não são mais 
necessários.
Apesar da diferença radical em estrutura entre os plasmodesmos e as junções do 
tipo fenda, eles parecem atuar de maneira semelhante. Evidências obtidas em experi-
mentos onde são injetadas moléculas marcadoras de diferentes tamanhos sugerem que 
os plasmodesmos permitem a passagem de moléculas com peso molecular abaixo de 
800, o que é similar ao tamanho permitido pelas junções do tipo fenda. O transporte 
através dos plasmodesmos é regulado como nas junções do tipo fenda. Experimentos 
com injeção de corantes mostram que pode haver barreiras à passagem mesmo de mo-
léculas de baixo peso molecular entre certas células ou um grupo de células conectadas 
por plasmodesmos aparentemente normais. O mecanismo que restringe a comunicação 
nesses casos não é conhecido.
Figura 19-26 Renovação das conexinas na junção do tipo fenda. As células foram transfectadas com um 
gene de conexina levemente modificado, que codifica uma conexina com uma pequena cauda de aminoácido 
contendo quatro cisteínas em sua sequência Cys-Cys-X-X-Cys-Cys (onde X significa qualquer aminoácido). Essa 
cauda de tetracisteína pode realizar uma ligação forte a determinadas moléculas pequenas de corantes fluo-
rescentes que podem ser adicionadas ao meio de cultura e entrar facilmente na célula por difusão através da 
membrana plasmática. No início deste experimento, foi adicionado um corante verde para marcar as moléculas 
de conexina nas células e, a seguir, as células foram lavadas e incubadas por 4 a 8 horas. Após este período, foi 
adicionado um corante vermelho, e as células foram novamente lavadas e fixadas. As moléculas de conexina 
presentes no início do experimento eram marcadas em verde (e não absorviam corante vermelho porque suas 
caudas de tetracisteína já estavam saturadas com o corante verde), enquanto as conexinas sintetizadas subse-
quentemente, durante as 4 a 8 horas de incubação, eram marcadas em vermelho. As imagens de fluorescência 
mostram as junções do tipo fenda entre os pares de células tratadas dessa maneira. A porção central da junção 
do tipo fenda é verde, indicando que é formada por moléculas de conexinas antigas, enquanto a periferia é 
vermelha, indicando que é formada por moléculas de conexinas sintetizadas durante as últimas 4 ou 8 horas de 
incubação. Quanto maior o tempo de incubação, menor a mancha verde central das moléculas antigas e maior 
o anel vermelho das novas moléculas na periferia, recrutadas para substituir as antigas. (De G. Gaietta et al., 
Science 296:503–507, 2002. Com permissão de AAAS.)
CORTE TRANSVERSAL
VISTA SUPERIOR
4 h de incubação
8 h de incubação
8 h de incubação
1 �m
2 �m
1054 PARTE V As células em seu contexto social
As selectinas medeiam as adesões transitórias célula-célula na 
corrente sanguínea
Agora completamos nossa visão geral sobre as junções e adesões célula-célula descre-
vendo rapidamente alguns dos mecanismos de adesão mais especializados usados em 
alguns tecidos. Além daqueles já discutidos, pelo menos três outras superfamílias de 
proteínas de adesão célula-célula são importantes: as integrinas, as selectinas e os mem-
bros da superfamília das imunoglobulinas (Ig). Discutiremos com maiores detalhes as 
integrinas mais adiante: sua principal função ocorre na adesão célula-matriz, mas algu-
mas delas medeiam a adesão célula-célula em circunstâncias especiais. A dependência 
de Ca21 fornece uma maneira simples de distinguir experimentalmente as três classes de 
proteínas de adesão. As selectinas, como as caderinas e as integrinas, precisam de Ca21 
para suas funções de adesão, ao contrário dos membros da superfamília das Igs. 
As selectinas são proteínas de superfície celular que se ligam a carboidratos (lec-
tinas) que medeiam uma variedade de interações de adesão transitórias célula-célula 
na circulação sanguínea. Sua principal função, pelo menos nos vertebrados, é a coor-
denação do tráfego dos leucócitos entre os órgãos linfoides normais e qualquer tecido 
inflamado. Os leucócitos têm vida nômade, vagando entre a circulação sanguínea e os 
tecidos, o que requer um comportamento especial de adesão. As selectinas controlam a 
ligação dos leucócitos às células endoteliais que revestem os vasos sanguíneos, permi-
tindo que as células sanguíneas migrem da circulação para os tecidos.
Cada selectina é uma proteína transmembrana com um domínio lectina altamente 
conservado que se liga a oligossacarídeos específicos em outra célula (Figura 19-28A). 
Há pelo menos três tipos de selectinas: a L-selectina nos leucócitos, a P-selectina nas pla-
quetas e nas células endoteliais que tenham sido localmente ativadas por uma resposta 
inflamatória, e a E-selectina nas células endoteliais ativadas. Em um órgão linfoide, como 
Citoplasma
Plasmodesmos
Membrana plasmática 
revestindo o plasmodesmo, 
conectando as duas células adjacentes
Retículo 
endoplasmático 
liso Desmotúbulo
Citosol
Paredes celulares 
de células 
vegetais 
adjacentes
100 nm
(B)(A)
(C)
Membrana 
plasmática
Retículo 
endoplasmático
Desmotúbulo
Parede 
celular
0,1 �m
(D)
Parede 
celular
Membrana plasmática
Desmotúbulo
25 nm
Figura 19-27 Plasmodesmos. (A) Os canais citoplasmáticos dos 
plasmodesmos furam a parede da célula vegetal e conectam as 
células da planta. (B) Cada plasmodesmo é revestido com uma 
membrana plasmática comum às duas células ligadas. Normal-
mente, o plasmodesmo também contém uma estrutura tubular 
fina, o desmotúbulo, derivado do retículo endoplasmático liso. 
(C) Eletromicrografia de uma secção longitudinal de um plasmo-
desmo de samambaia. A membrana plasmática reveste os poros 
e é contínua entre as células. Pode-se observar a associação 
do retículo endoplasmático com os desmotúbulos centrais. (D) 
Plasmodesmo similar visto em secção transversal. (C e D, de R. 
Overall, J. Wolfe e B.E.S. Gunning, em Protoplasma 111, pp. 
134–150. Heidelberg: Springer-Verlag, 1982.)
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1055
um linfonodo ou o baço, as células endoteliais expressam oligossacarídeos que são reco-
nhecidos pelas L-selectinas dos linfócitos, tornando os linfócitos lentos e aprisionando-
-os. As células endoteliais, no local da inflamação, alteram a expressão das selectinas que 
reconhecem os oligossacarídeos nos leucócitos e nas plaquetas, marcando as células 
para que elas atuem no local da emergência. Contudo, as selectinas não atuam sozinhas; 
elas colaboram com as integrinas, que intensificam a ligação das células sanguíneas ao 
endotélio. As adesões célula-célula mediadas pelas selectinas e integrinas são heterofíli-
cas, isto é, a ligação é a uma molécula diferente. As selectinas ligam-se a oligossacarídeos 
específicos nas glicoproteínas e nos glicolipídeos, enquanto as integrinas se ligam a pro-
teínas específicas da família Ig.
As selectinas e as integrinas atuam em sequência permitindo que os leucócitos 
deixem a circulação e migrem para os tecidos (Figura 19-28B). As selectinas medeiam 
uma fraca adesão porque a ligação do domínio de lectina da selectina ao seu ligante 
carboidrato é de baixa afinidade. Isso permite que os leucócitos se associem de forma 
fraca e reversível ao endotélio, rolando na superfície dos vasos, impelidos pelo flu-
xo sanguíneo. O rolamento continua até que a célula sanguínea ative suas integrinas. 
Como veremos adiante, essas moléculas transmembrana podem ser alteradas para 
uma conformação adesiva que permite que elas se encaixem com macromoléculas 
específicas externas à célula – neste caso, com as proteínas da superfície das células 
endoteliais. Uma vez ligados dessa forma, os leucócitos escapam da circulação san-
guínea para os tecidos, esgueirando-se entreas células endoteliais adjacentes e dei-
xando a circulação sanguínea. 
Membros da superfamília de imunoglobulinas fazem a mediação 
da adesão célula-célula independente de Ca21
As principais proteínas das células endoteliais reconhecidas pelas integrinas dos leu-
cócitos são denominadas moléculas de adesão de células intercelulares (ICAMs, inter-
cellular cell adhesion molecules) ou moléculas de adesão de células vasculares (VCAM, 
vascular cell adhesion molecule). Elas são membros de outra grande e antiga família de 
moléculas de superfície celular, a superfamília de imunoglobulinas (Igs). Essas proteí-
nas contêm um ou mais domínios extracelulares semelhantes às Igs, característicos das 
moléculas de anticorpos. Elas possuem várias funções fora do sistema imune que não 
estão relacionadas às defesas imunes. 
Enquanto as ICAMs e as VCAMs das células endoteliais medeiam ligações hete-
rofílicas às integrinas, muitos outros membros da superfamília de Igs parecem mediar 
ligações homofílicas. Um exemplo é a molécula de adesão de células neural (NCAM, 
neural cell adhesion molecule), a qual é expressa por uma variedade de tipos celula-
res, incluindo a maioria das células nervosas, e pode assumir diversas formas, geradas 
pelo processamento alternativo de um transcrito de RNA produzido por um único gene 
Lâmina 
basal
FRACA ADESÃO E 
ROLAMENTO
(dependente de selectina)
FORTE ADESÃO E 
EMIGRAÇÃO
(dependente de integrina) Vaso 
sanguíneo
Leucócito
Célula 
endotelial
Filamento 
de actina
Proteína de 
ancoragem
Domínio de lectina
Domínio semelhante ao EGF
P-selectina
ESPAÇO 
EXTRACELULAR
CITOSOL
(A)
(B) Tecido
Figura 19-28 Estrutura e função das 
selectinas. (A) Estrutura da P-selectina. A 
selectina liga-se ao citoesqueleto de actina 
por meio de proteínas adaptadoras que 
ainda são pouco conhecidas. (B) Adesões 
célula-célula mediadas pelas selectinas 
e integrinas necessárias à migração dos 
leucócitos através dos vasos sanguíneos 
para os tecidos. Primeiramente, as selec-
tinas das células endoteliais ligam-se aos 
oligossacarídeos dos leucócitos de modo 
que eles se tornam frouxamente aderidos 
e rolam sobre a parede do vaso. Então, o 
leucócito ativa uma integrina de superfície 
celular denominada LFA1, que se liga a 
uma proteína denominada ICAM1 (per-
tencente à superfamília de Igs) presente na 
membrana da célula endotelial. Os leucó-
citos se aderem à parede do vaso e se des-
locam para fora do vaso por um processo 
que requer outro membro da superfamília 
de imunoglobulinas denominado PECAM1 
(ou CD31), não apresentado (Animação 
19.2). EGF, fator de crescimento epidérmi-
co (do inglês: epidermal growth fator).
1056 PARTE V As células em seu contexto social
(Figura 19-29). Algumas formas de NCAM possuem uma quantidade incomumente 
grande de ácido siálico (com as cadeias contendo centenas de unidades repetidas de 
ácido siálico). Devido à sua carga negativa, as longas cadeias de ácido polissiálico podem 
interferir na adesão celular (porque cargas iguais se repelem); portanto essas formas de 
NCAM servem para inibir a adesão, e não para causá-la.
Uma célula de um determinado tipo em geral usa várias proteínas de adesão dis-
tintas para interagir com outras células, assim como cada célula usa vários receptores 
diferentes para responder a muitas moléculas sinalizadoras extracelulares solúveis em 
seu ambiente. Embora as caderinas e os membros da superfamília de Igs costumem ser 
expressos nas mesmas células, as adesões mediadas pelas caderinas são muito mais 
fortes e responsáveis por manterem as células unidas, segregando grupos de células e 
mantendo a integridade dos tecidos. Moléculas como a NCAM parecem contribuir para 
a regulação fina dessas interações adesivas durante o desenvolvimento e a regeneração, 
atuando em vários fenômenos de adesão como os discutidos para as células sanguíneas 
e endoteliais. Camundongos mutantes que não possuem caderina-N morrem logo no 
início do desenvolvimento, e mutantes que não possuem NCAM se desenvolvem nor-
malmente, mas apresentam algumas anormalidades no desenvolvimento de determina-
dos tecidos específicos, incluindo partes do sistema nervoso. 
Resumo
No epitélio, bem como em outros tipos de tecidos, as células estão diretamente ligadas 
umas às outras por meio de fortes adesões célula-célula, mediadas por proteínas trans-
membrana denominadas caderinas, que estão ancoradas intracelularmente ao citoesque-
leto. As caderinas em geral se ligam umas às outras homofilicamente: a cabeça de uma 
molécula de caderina se liga à cabeça de uma caderina similar na célula oposta. Essa 
seletividade permite que populações mistas de células de diferentes tipos selecionem-se de 
acordo com a caderina específica que expressam, auxiliando no controle do rearranjo ce-
lular durante o desenvolvimento. 
As caderinas clássicas nas junções aderentes estão ligadas ao citoesqueleto de actina 
por meio de proteínas adaptadoras intracelulares denominadas cateninas. Estas formam 
um complexo de ancoragem na cauda intracelular da molécula de caderina e estão envol-
vidas não somente na ancoragem física, mas também na detecção e resposta à tensão e 
outros sinais reguladores na junção. 
As junções compactas selam os espaços entre as células epiteliais, criando uma 
barreira contra a difusão das moléculas através da camada celular, ao mesmo tempo 
ajudando a separar as populações de proteínas nos domínios apicais e basolaterais da 
membrana plasmática das células epiteliais. As claudinas são as principais proteínas 
transmembrana que formam as junções compactas. As proteínas de suporte intracelular 
organizam as claudinas e outras proteínas juncionais em uma rede de proteínas complexa 
que está ligada ao citoesqueleto de actina.
Figura 19-29 Dois membros da super-
família de Igs de moléculas de adesão 
célula-célula. A NCAM é expressa em 
neurônios e outros tipos celulares e me-
deia uma ligação homofílica. A ICAM é ex-
pressa nas células endoteliais e em alguns 
outros tipos celulares, ligando-se heterofi-
licamente a uma integrina dos leucócitos. 
A NCAM e a ICAM são glicoproteínas, 
mas as cadeias de carboidratos ligadas não 
estão apresentadas.
Ligação dissulfeto
N
N N
Domínios 
semelhantes 
a Ig
Domínios da 
fibronectina tipo III
C
C C
CITOSOL
10 nm
NCAM ICAM
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1057
As células de muitos tecidos animais são ligadas por junções do tipo fenda que pos-
suem a forma de placas de agregados de conéxons, as quais permitem que moléculas meno-
res que 1.000 dáltons passem diretamente do interior de uma célula para a célula vizinha. 
As células conectadas pelas junções do tipo fenda compartilham muito de seus íons inorgâ-
nicos e outras pequenas moléculas, estando, portanto, química e eletricamente conectadas. 
Três classes adicionais de proteínas de adesão transmembrana medeiam uma ade-
são célula-célula passageira: as selectinas, os membros da superfamília de imunoglobuli-
nas e as integrinas. As selectinas são expressas nos leucócitos, nas plaquetas e nas células 
endoteliais. Elas se ligam heterofilicamente aos grupos de carboidratos nas superfícies ce-
lulares, ajudando a mediar as interações de adesão entre essas células. As proteínas da 
superfamília de Igs também atuam nessas interações, bem como em outros processos de 
adesão. Algumas delas se ligam de maneira homofílica, e outras, de forma heterofílica. 
Embora as integrinas atuem sobremaneira na adesão das células na matriz extracelular, 
elas também medeiam a adesão célula-célula ao se ligarem especificamente às proteínas 
da superfamília de Igs.
A MATRIZ EXTRACELULAR DOS ANIMAIS
Os tecidos não são feitos somente de células. Eles também contêm uma extraordinária 
rede complexa e intrincada de macromoléculas que constituem a matriz extracelular.Essa matriz é composta por muitas proteínas diferentes e polissacarídeos que são se-
cretados localmente e reunidos em uma rede organizada e em estreita associação com a 
superfície das células que os produzem. 
As classes de macromoléculas que constituem a matriz extracelular nos diferentes 
tecidos animais são globalmente semelhantes, mas as variações nas quantidades relati-
vas dessas diferentes classes de moléculas e no modo como elas estão organizadas dão 
origem a uma surpreendente diversidade de materiais. A matriz pode tornar-se calcifi-
cada para formar estruturas rígidas como os ossos e os dentes, ou pode formar a matriz 
transparente da córnea, ou ainda adotar a forma de cordões que originam os tendões e 
sua grande força tensora. Ela forma a gelatina das águas-vivas. Cobrindo o corpo de um 
besouro ou uma lagosta, forma uma rígida carapaça. Além disso, a matriz extracelular é 
mais do que uma sustentação passiva que fornece um suporte físico. Ela desempenha 
um papel complexo e ativo na regulação do comportamento das células que tocam, ha-
bitam e estendem-se por suas malhas, influenciando sua sobrevivência, desenvolvimen-
to, migração, proliferação, forma e função.
Nesta seção, descreveremos as principais características da matriz extracelular dos 
tecidos animais, com ênfase nos vertebrados. Iniciaremos com uma visão geral das prin-
cipais classes de macromoléculas da matriz e depois veremos a estrutura e função da 
lâmina basal, a fina camada de matriz extracelular especializada que se encontra abaixo 
das células epiteliais. Nas seções seguintes, descreveremos os diversos tipos de junções 
célula-matriz por meio das quais as células se conectam com a matriz.
A matriz extracelular é produzida e orientada pelas células
As macromoléculas que constituem a matriz extracelular são produzidas localmente 
pelas células na matriz. Como discutiremos adiante, essas células também ajudam a 
organizar a matriz. A orientação do citoesqueleto no interior da célula pode controlar 
a orientação da matriz do lado de fora. Na maioria dos tecidos conectivos, as macromo-
léculas da matriz são secretadas por células denominadas fibroblastos (Figura 19-30). 
Em certos tipos especializados de tecido conectivo, como osso e cartilagem, elas são se-
cretadas por células da família dos fibroblastos que possuem nomes mais específicos: os 
condroblastos, por exemplo, formam a cartilagem, e os osteoblastos, o osso.
A matriz extracelular é formada por três principais classes de moléculas: (1) os gli-
cosaminoglicanos (GAGs), que são grandes polissacarídeos altamente carregados, em 
geral covalentemente ligados às proteínas formando os proteoglicanos; (2) as proteínas 
fibrosas, que são, principalmente, membros da família do colágeno; e (3) uma grande 
classe de glicoproteínas não colagenosas, que possuem os oligossacarídeos ligados a 
asparagina convencionais (descritos no Capítulo 12). Todas as três classes de macro-
moléculas possuem muitos membros e apresentam várias formas e tamanhos (Figura 
10 �m
Figura 19-30 Fibroblastos no tecido conec-
tivo. Esta micrografia eletrônica de varredura 
mostra o tecido da córnea de rato. A matriz 
extracelular circundando os fibroblastos é 
composta principalmente por fibrilas de colá-
geno. As glicoproteínas, as hialuronanas e os 
proteoglicanos, que costumam formar o gel 
hidratado preenchendo os interstícios da rede 
fibrosa, foram removidos por tratamento ácido 
e enzimático. (Cortesia de T. Nishida.)
1058 PARTE V As células em seu contexto social
19-31). Acredita-se que os mamíferos possuam cerca de 300 proteínas de matriz, in-
cluindo cerca de 36 proteoglicanos, 40 colágenos e mais de 200 glicoproteínas, as quais 
costumam conter múltiplos subdomínios e se autoassociam para formar multímeros. 
Acrescente-se a isso o grande número de proteínas e enzimas associadas à matriz que 
podem modificar o comportamento da matriz por meio da ligação cruzada, degrada-
ção ou outros mecanismos, e podemos começar a imaginar que a matriz é um material 
quase infinitamente variável. Cada tecido contém sua própria mistura única dos com-
ponentes da matriz, resultando em uma matriz extracelular que é especializada para as 
necessidades daquele tecido.
As moléculas de proteoglicanos no tecido conectivo formam uma “substância bá-
sica” semelhante a um gel, altamente hidratada, na qual o colágeno e as glicoproteínas 
estão embebidos. O gel de polissacarídeos resiste a forças de compressão na matriz ao 
mesmo tempo em que permite a rápida difusão dos nutrientes, metabólitos e hormônios 
entre o sangue e as células dos tecidos. As fibras colágenas fortalecem e ajudam a orga-
nizar a matriz, e as fibras de elastina, semelhantes à borracha, fornecem a resistência. 
Por fim, as diversas glicoproteínas da matriz auxiliam na migração, estabelecimento e 
diferenciação celular nos locais adequados. 
As cadeias de glicosaminoglicanos (GAGs) ocupam grande parte 
do espaço e formam géis hidratados
Os glicosaminoglicanos (GAGs) são cadeias polissacarídicas não ramificadas compos-
tas de unidades dissacarídicas repetidas. Um dos dois açúcares no dissacarídeo repetido 
é sempre um amino açúcar (N-acetilglicosamina ou N-acetilgalactosamina), o qual, na 
maioria das vezes, é sulfatado. O segundo açúcar normalmente é um ácido urônico (gli-
curônico ou idurônico). Grupos sulfato ou carboxila ocorrem na maioria dos açúcares, e 
por isso os GAGs são negativamente carregados (Figura 19-32). De fato, eles são as mo-
léculas mais aniônicas produzidas pelas células animais. Quatros principais grupos de 
GAGs são distinguidos de acordo com seus açúcares, o tipo de ligação entre os açúcares 
e o número e localização dos grupos sulfato: (1) hialuronana, (2) sulfato de condroitina e 
sulfato de dermatana, (3) sulfato de heparana e (4) sulfato de queratana.
As cadeias polissacarídicas são muito rígidas para se enovelarem em estruturas 
globulares compactas e são muito hidrofílicas. Assim, os GAGs tendem a adotar uma 
conformação altamente estendida, que ocupa um grande volume com relação à sua 
massa (Figura 19-33), e formam géis hidratados mesmo a concentrações muito baixas. 
O peso dos GAGs no tecido conectivo costuma ser inferior a 10% do peso das proteínas, 
mas as cadeias de GAGs preenchem grande parte do espaço extracelular. Suas altas den-
sidades de cargas negativas atraem uma nuvem de cátions, sobretudo Na1, que são os-
moticamente ativos, fazendo grande quantidade de água ser absorvida pela matriz. Isso 
cria uma pressão por inchaço, ou turgência, que permite que a matriz suporte forças de 
compressão (ao contrário das fibras colágenas, que resistem às forças de distensão). A 
matriz da cartilagem que forma as articulações dos joelhos, por exemplo, pode suportar 
pressões de centenas de atmosferas.
Defeitos na produção de GAGs podem afetar muitos sistemas do organismo. Por 
exemplo, em uma doença genética humana rara, há uma grave deficiência na síntese do 
dissacarídeo sulfato de dermatana. O indivíduo afetado possui baixa estatura, aparên-
cia prematuramente envelhecida e defeitos generalizados na pele, nas articulações, nos 
músculos e nos ossos.
100 nm
Nidogênio
Decorina
Hialuronana
Fibronectina
Colágeno fibrilar
Laminina
Agrecana
Colágeno tipo IV
Perlecana
Proteoglicanos e GAGs
Proteínas fibrosas
Glicoproteínas
Figura 19-31 Comparação entre as formas 
e os tamanhos de algumas das principais 
macromoléculas da matriz extracelular. As 
proteínas são mostradas em verde, e os glicosa-
minoglicanos (GAG), em vermelho. 
Figura 19-32 Sequência repetida de 
dissacarídeos da cadeia de glicosami-
noglicanos (GAGs) do grupo sulfato de 
heparana. Essas cadeias podem ser com-
postas por até 200 moléculas de unidades 
de dissacarídeos, mas em geral têm meta-
de desse tamanho. Há uma alta densidade 
de cargas negativas ao longo da cadeia,resultante da presença dos grupos sulfato 
e carboxila. A molécula é representada 
aqui com o número máximo de grupos 
sulfato. In vivo, a proporção de grupos 
sulfatados e não sulfatados é variável. A 
heparina geralmente possui > 70% de sul-
fatação, enquanto o sulfato de heparana 
possui < 50%.
OH
O
COO
OSO3
OSO3 NHSO3
O
O
CH2OSO3
O
OH
O
COO
OSO3
OSO3 NHSO3
O
O
CH2OSO3
Repetição dissacarídica
N-acetilglicosamina Ácido glicurônico
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1059
A hialuronana atua como um preenchedor de espaços durante a 
morfogênese e o reparo
A hialuronana (também chamada de ácido hialurônico ou hialuronato) é o mais sim-
ples dos GAGs (Figura 19-34). Ela consiste em uma sequência repetida regular de até 
25 mil unidades dissacarídicas não sulfatadas, encontrada em quantidades variáveis em 
todos os tecidos e fluidos adultos animais, sendo especialmente abundante no embrião 
no início do desenvolvimento. A hialuronana não é um GAG típico porque não contém 
açúcares sulfatados, todas as suas unidades dissacarídicas são idênticas, o tamanho de 
sua cadeia é enorme e em geral não está ligado covalentemente com qualquer proteína 
central. Além disso, enquanto outros GAGs são sintetizados dentro da célula e liberados 
por exocitose, a hialuronana é liberada diretamente da superfície celular por um com-
plexo enzimático embebido na membrana plasmática.
A hialuronana possui uma função de resistência a forças de compressão nos teci-
dos e nas articulações. É também importante como preenchedor de espaço durante o 
desenvolvimento embrionário, quando pode ser usada para forçar a mudança da forma 
e da estrutura, pois pequenas quantidades se expandem com a água para ocupar um 
grande volume. A hialuronana sintetizada na porção basal do epitélio, por exemplo, fre-
quentemente serve para criar um espaço livre de células para o qual as células irão mi-
grar. Na formação do coração, por exemplo, a síntese de hialuronana auxilia na formação 
das válvulas e dos septos que separam as câmaras cardíacas. Um processo similar ocorre 
em vários outros órgãos. Quando a migração celular termina, o excesso de hialuronana 
em geral é degradado pela enzima hialuronidase. A hialuronana também é produzida 
em grandes quantidades durante a cicatrização, sendo um importante constituinte do 
fluido das articulações, onde atua como um lubrificante.
Os proteoglicanos são compostos de cadeias de GAGs 
covalentemente ligadas a um núcleo proteico
Com exceção da hialuronana, todos os GAGs são covalentemente ligados a uma proteína 
na forma de proteoglicanos, os quais são produzidos pela maioria das células animais. 
A cadeia polipeptídica, ou núcleo proteico, de um proteoglicano é produzida pelos ribos-
somos ligados à membrana e liberados no lúmen do retículo endoplasmático. As cadeias 
polissacarídicas são principalmente reunidas nesse núcleo proteico no aparelho de Gol-
gi. Um conector tetrassacarídico especial é unido a uma serina na cadeia lateral do núcleo 
proteico para atuar como um iniciador para o crescimento do polissacarídeo, e então um 
açúcar é adicionado de cada vez por glicosiltransferases específicas (Figura 19-35). Ain-
da no aparelho de Golgi, muitos dos açúcares polimerizados são covalentemente modi-
ficados por uma série de reações sequenciais coordenadas. As epimerizações alteram a 
configuração dos substituintes ao redor de átomos de carbono individuais na molécula 
de açúcar, e a sulfatação aumenta a carga negativa.
Os proteoglicanos são facilmente distinguíveis das outras glicoproteínas pela natu-
reza, quantidade e arranjo de suas cadeias laterais de açúcares. Por definição, pelo menos 
uma cadeia lateral de açúcar de um proteoglicano deve ser um GAG. Enquanto as glicopro-
teínas costumam apresentar cadeias de oligossacarídeos relativamente curtas e ramificadas 
Proteína globular (PM 50.000)
Glicogênio (PM ~400.000)
Espectrina (PM 460.000)
Colágeno (PM 290.000)
Hialuronana (PM 8 x 106)
300 nm
Figura 19-33 Dimensões relativas e 
volumes ocupados por várias macromo-
léculas. Várias proteínas, um grânulo de 
glicogênio e uma molécula de hialuronana 
simples hidratada são mostrados.
Figura 19-34 Sequência de dissacarí-
deo repetida na hialuronana, um GAG 
relativamente simples. Esta molécula 
ubíqua nos vertebrados consiste em uma 
única cadeia longa de até 25 mil monô-
meros de açúcar. Observe a ausência de 
grupos sulfato.
O
CH2OH
NHCOCH3
OH
OH
HO
O O
O
COO
Repetição dissacarídica
N-acetilglicosamina
Ácido glicurônico
O
CH2OH
NHCOCH3
OH
OH
HO
O O
COO
1060 PARTE V As células em seu contexto social
que contribuem para uma pequena fração do seu peso, os proteoglicanos podem conter até 
95% de seu peso em carboidratos, sendo a grande maioria na forma de longas cadeias GAGs 
não ramificadas, cada uma em geral com cerca de 80 açúcares de comprimento. 
Em princípio, os proteoglicanos possuem um potencial quase ilimitado de hetero-
geneidade. Mesmo um único tipo de núcleo proteico pode variar bastante no número e 
nos tipos de cadeias de GAGs a ele ligadas. Além disso, o padrão de repetição dos dissa-
carídeos em cada GAG pode ser modificado por um padrão complexo de grupos sulfato. 
Os núcleos proteicos também são diversos, embora muitos compartilhem alguns domí-
nios característicos, como o domínio LINK envolvido na ligação dos GAGs.
Os proteoglicanos podem ser enormes. O proteoglicano agrecana, por exemplo, o 
principal componente da cartilagem, possui uma massa de 3 × 106 dáltons com mais de 
cem cadeias de GAGs. Outros proteoglicanos são muito menores e possuem somente 1 a 
10 cadeias de GAGs. Um exemplo é a decorina, a qual é secretada por fibroblastos e pos-
sui apenas uma cadeia de GAGs (Figura 19-36). A decorina se liga às fibrilas de colágeno 
e regula a união e o diâmetro das fibrilas. Camundongos que não produzem decorinas 
possuem pele frágil com força tensora reduzida. Os GAGs e os proteoglicanos desses vá-
rios tipos podem se associar para formar complexos poliméricos ainda maiores na ma-
triz extracelular. Moléculas de agrecana, por exemplo, unem-se à hialuronana na matriz 
da cartilagem para formar agregados do tamanho de uma bactéria (Figura 19-37). Além 
da associação de um com o outro, os GAGs e os proteoglicanos se associam a proteí-
nas fibrosas da matriz como o colágeno, criando compostos extremamente complexos 
(Figura 19-38).
Nem todos os proteoglicanos são componentes secretados na matriz extracelular. 
Alguns são componentes integrais das membranas plasmáticas e possuem seu núcleo 
proteico inserido na bicamada lipídica ou ligado à bicamada lipídica ancorado pelo gli-
cosilfosfatidilinositol (GPI). Entre os proteoglicanos de membrana plasmática mais bem 
caracterizados estão as sindecanas, as quais possuem um núcleo proteico que atravessa 
a membrana, cujo domínio intracelular supostamente interage com o citoesqueleto de 
actina e com moléculas sinalizadoras no córtex celular. As sindecanas estão localizadas 
na superfície de muitos tipos celulares, incluindo fibroblastos e células epiteliais. Nos 
fibroblastos, as sindecanas podem ser encontradas nas adesões focais, onde modulam a 
Figura 19-35 A conexão entre as 
cadeias de GAGs e o seu núcleo pro-
teico em uma molécula de proteogli-
cano. Um tetrassacarídeo específico de 
conexão é primeiramente unido a uma 
cadeia lateral de serina. O resto da cadeia 
de GAGs, que consiste sobretudo em uni-
dades de dissacarídeos repetidas, é, então, 
sintetizado, com um açúcar sendo adicio-
nado a cada vez. No sulfato de condroiti-
na, o dissacarídeo é composto por ácido 
d-glicurônico e N-acetil-d-galactosamina; 
no sulfato de heparana, é ácido d-glicurô-
nico ou ácido l-idurônico e N-acetil-d-
-galactosamina; no sulfato de queratana é 
d-galactose e N-acetil-d-glicosamina.H
H N
C
C O
OCH2
n
Conector tetrassacarídico GAG
Núcleo proteico
Serina Xilose Galactose
Ácido 
glicurônicoGalactose
Repetição 
dissacarídica
DECORINA 
(PM ~40.000)
AGRECANA 
(PM ~3 x 106)
RIBONUCLEASE 
(PM ~15.000)
Pequena cadeia 
lateral de oligossacarídeo 
ramificada
Cadeia polipeptídica
Núcleo 
proteico
GAG
100 nm
Figura 19-36 Exemplos de um pro-
teoglicano grande (agrecana) e um 
pequeno (decorina), encontrados na 
matriz extracelular. Eles são comparados 
a uma molécula secretada de glicoproteína 
típica, a ribonuclease B pancreática. Todos 
estão desenhados em escala. Os núcleos 
proteicos de ambos os proteoglicanos, 
agrecana e decorina, contêm cadeias de 
oligossacarídeos, bem como as cadeias de 
GAGs, mas as primeiraas não são mostra-
das. A agrecana consiste em cerca de cem 
cadeias de sulfato de condroitina e cerca 
de 30 cadeias de sulfato de queratana li-
gadas a um núcleo proteico rico em serina 
de aproximadamente 3 mil aminoácidos. A 
decorina “decora” a superfície das fibrilas 
de colágeno (daí o nome).
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1061
função da integrina pela interação com a fibronectina na superfície celular e com o cito-
esqueleto e proteínas sinalizadoras do interior da célula. Como discutiremos adiante, as 
sindecanas e outros proteoglicanos também interagem com peptídeos solúveis de fato-
res de crescimento, influenciando seus efeitos no crescimento e na proliferação celular.
Os colágenos são as principais proteínas da matriz extracelular
A família dos colágenos é constituída pelas proteínas fibrosas encontradas em todos os 
animais multicelulares. Elas são secretadas pelas células do tecido conectivo e por uma 
variedade de outros tipos celulares. Como principal componente da pele e dos ossos, os 
colágenos são as proteínas mais abundantes nos mamíferos, constituindo 25% da massa 
proteica total desses animais. 
A principal característica de uma molécula de colágeno típica é a estrutura longa 
e rígida de sua fita tripla helicoidal, na qual três cadeias polipeptídicas de colágeno, de-
nominadas cadeias a, são enroladas umas nas outras formando uma super-hélice seme-
lhante a uma corda (Figura 19-39). Os colágenos são extremamente ricos em prolina e 
glicina, importantes na formação da hélice de três fitas.
1 �m
Molécula de 
hialuronana
Sulfato 
de queratana Sulfato de condroitina
Proteína conectora
Núcleo proteico 
(agrecana)
(B)
1 �m Agregado de agrecana
(A)
1 �m
Molécula de 
hialuronana
Sulfato 
de queratana Sulfato de condroitina
Proteína conectora
Núcleo proteico 
(agrecana)
(B)
1 �m Agregado de agrecana
(A) Figura 19-37 Agregado de agrecana 
da cartilagem de um feto bovino. (A) 
Micrografia eletrônica de um agregado de 
agrecana sombreado com platina. Várias 
moléculas de agrecana livres também são 
visualizadas. (B) Ilustração esquemática do 
agregado de agrecana gigante mostrado 
em (A). O agregado consiste em aproxi-
madamente cem monômeros de agrecana 
(cada um como o mostrado na Figura 
19-36) ligados não covalentemente pelo 
domínio N-terminal ao núcleo proteico 
de uma única cadeia de hialuronana. 
Uma proteína liga o núcleo proteico do 
proteoglicano com a cadeia de hialurona-
na, estabilizando o agregado. As proteínas 
de conexão são membros da família das 
proteínas de ligação de hialuronana, algu-
mas das quais são proteínas de superfície 
celular. A massa molecular deste complexo 
pode ser de 108 dáltons ou mais e ocupa 
um volume equivalente ao de uma bac-
téria, que é cerca de 2 × 10212 cm3. (A, 
cortesia de Lawrence Rosenberg.)
Figura 19-38 Proteoglicanos na matriz 
extracelular da cartilagem de rato. O 
tecido foi rapidamente congelado a 
2196oC, fixado e corado ainda congelado 
(por um processo chamado de criossubs-
tituição) para evitar o colapso das cadeias 
de GAGs. Nesta eletromicrografia, as 
moléculas de proteoglicanos são vistas for-
mando uma rede de filamentos finos, na 
qual uma única fibrila de colágeno estria-
do está embutida. As partes mais coradas 
(escuras) das moléculas de proteoglicanos 
são o núcleo proteico; os fios menos cora-
dos são as cadeias de GAGs. (Reproduzida 
de E.B. Hunziker e R.K. Schenk, J. Cell Biol. 
98:277–282, 1984. Com permissão de 
The Rockefeller University Press.)
Fibrila do 
colágeno
0,5 �m
1062 PARTE V As células em seu contexto social
O genoma humano contém 42 genes distintos que codificam diferentes cadeias a 
de colágeno. Diversas combinações desses genes são expressas em diferentes tecidos. 
Embora, a princípio, milhares de tipos de moléculas de colágeno de fita tripla possam se 
agrupar em várias combinações das 42 cadeias a, somente um número limitado de com-
binações de hélices triplas é possível, e cerca de 40 tipos de moléculas de colágeno foram 
encontrados. O colágeno tipo I é o mais comum, sendo o principal encontrado na pele 
e nos ossos. Ele pertence à classe dos colágenos fibrilares, ou colágenos formadores de 
fibrilas, que, após serem secretados no espaço extracelular, reúnem-se em polímeros de 
ordem superior denominados fibrilas de colágeno, que são estruturas finas (10 a 300 
nm de diâmetro) com centenas de micrômetros de comprimento nos tecidos maduros, 
onde são claramente visíveis por micrografia eletrônica (Figura 19-40, ver também Fi-
gura 19-38). As fibrilas de colágeno costumam se agregar em feixes semelhantes a cabos, 
muito maiores, com vários micrômetros de diâmetro, os quais podem ser vistos ao mi-
croscópio óptico como fibras colágenas. 
Os colágenos tipo IX e XII são denominados colágenos associados a fibrilas porque 
decoram a superfície das fibrilas de colágeno. Acredita-se que eles ligam essas fibrilas 
umas às outras e a outros componentes na matriz extracelular. O tipo IV é um colágeno 
formador de rede, constituindo a maior parte da lâmina basal, enquanto as moléculas 
do tipo VII formam dímeros que se reúnem em estruturas especializadas denominadas 
fibrilas de ancoragem. As fibrilas de ancoragem auxiliam a conexão da lâmina basal do 
epitélio de múltiplas camadas ao tecido conectivo subjacente e, portanto, são especial-
mente abundantes na pele. Há também inúmeras proteínas “tipo colágeno” contendo 
curtos segmentos semelhantes ao colágeno. Estas incluem o colágeno tipo XVII, que 
possui um domínio transmembrana e é encontrado nos hemidesmossomos, e o tipo 
XVIII, no núcleo proteico do proteoglicano da lâmina basal. 
Muitas proteínas que contêm um padrão repetido de aminoácidos evoluíram de 
duplicações das sequências de DNA. Os colágenos fibrilares aparentemente surgiram 
dessa forma. Assim, os genes que codificam as cadeias a da maioria desses colágenos 
são muito grandes (até 44 quilobases de comprimento) e contêm cerca de 50 éxons. 
A maioria dos éxons possui 54 ou múltiplos de 54 nucleotídeos de comprimento, su-
gerindo que esses colágenos surgiram por duplicações múltiplas de um gene primor-
Figura 19-39 Estrutura de uma molécula típica de colágeno. (A) Modelo parcial de uma única ca-
deia a de colágeno na qual cada aminoácido é representado por uma esfera. A cadeia contém cerca de 
mil aminoácidos e é organizada como uma hélice para a esquerda, contendo três aminoácidos por volta, 
sendo que o terceiro é sempre uma glicina. Portanto, uma cadeia a é composta por uma série de trincas 
da sequência Gly-X-Y, onde X e Y podem ser qualquer aminoácido (embora, em geral, o X seja uma pro-
lina e o Y uma hidroxiprolina, uma forma de prolina que é quimicamente modificada durante a síntese 
do colágeno na célula). (B) Modelo parcial de uma molécula de colágeno em que as três cadeias a, cada 
uma representada por uma cor diferente, são enroladas umas nas outras, formando a hélice de fita tripla 
em forma de bastão. A glicina é o único aminoácidopequeno o suficiente para ocupar o interior da tripla 
hélice. Apenas um curto segmento da molécula está representado; o comprimento total da molécula é de 
300 nm. (A partir do modelo de B.L. Trus.)
y
y
y
y
y
y
y
y
y
y
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
1,5 nm
Glicina
(A) (B)
Figura 19-40 Fibroblasto circundado 
por fibrilas de colágeno no tecido 
conectivo embrionário da pele de 
ave. Nesta micrografia eletrônica, as 
fibrilas estão organizadas em feixes que 
correm aproximadamente em ângulo de 
90o entre si. Assim, alguns feixes estão 
orientados longitudinalmente, enquanto 
outros são vistos em corte transversal. As 
fibrilas de colágeno são produzidas pelos 
fibroblastos. (De C. Ploetz, E.I. Zycband e 
D.E. Birk, J. Struct. Biol. 106:73–81, 1991. 
Com permissão de Elsevier.) 1 �m
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1063
dial contendo 54 nucleotídeos e codificando exatamente seis repetições Gly-X-Y (ver 
Figura 19-39).
A Tabela 19-2 apresenta detalhes adicionais de alguns tipos de colágeno discuti-
dos neste capítulo. 
Os colágenos secretados associados a fibrilas ajudam a organizá-las
Ao contrário dos GAGs, que resistem às forças compressoras, as fibrilas de colágeno for-
mam estruturas que resistem às forças tensoras. As fibrilas possuem vários diâmetros e 
estão organizadas de diferentes formas em diferentes tecidos. Na pele dos mamíferos, 
por exemplo, elas estão entrelaçadas, como no vime, para resistir às tensões em múlti-
plas direções; o couro consiste desse material, adequadamente preservado. Nos tendões, 
as fibrilas de colágeno estão organizadas em feixes paralelos alinhados ao longo do eixo 
principal de tensão. No osso maduro e na córnea, elas estão arranjadas em camadas or-
denadas como em madeira compensada, com as fibrilas de cada camada paralelas entre 
si e quase em ângulo reto com as fibrilas nas camadas dos dois lados. O mesmo arranjo 
ocorre na pele de girinos (Figura 19-41).
As próprias células do tecido conectivo devem determinar o tamanho e o arranjo 
das fibrilas de colágeno. As células podem expressar um ou mais genes para diferentes 
tipos de moléculas de colágeno fibrilares. Mesmo as fibrilas compostas pela mesma 
mistura de colágenos possuem diferentes arranjos em diferentes tecidos. Como isso 
é conseguido? Parte da resposta é que as células podem regular a disposição das mo-
léculas de colágeno após a secreção, conduzindo a formação das fibrilas de colágeno 
próximo à membrana plasmática. Além disso, as células podem influenciar essa orga-
nização secretando, juntamente com os colágenos fibrilares, diferentes quantidades de 
TABELA 19-2 Alguns tipos de colágeno e suas propriedades
Tipo Forma polimerizada Distribuição nos tecidos Fenótipo mutante
Formador de fibrila 
(fibrilar)
I Fibrila Ossos, pele, tendões, ligamentos, 
córnea, órgãos internos 
(constituem cerca de 90% do 
colágeno do corpo)
Graves defeitos ósseos, fraturas 
(osteogenesis imperfecta)
II Fibrila Cartilagem, disco intervertebral, 
notocorda, humor vítreo do olho 
Deficiência de cartilagem, nanismo 
(condrodisplasia)
III Fibrila Pele, vasos sanguíneos, órgãos 
internos
Fragilidade cutânea, perda das 
articulações, suscetibilidade a ruptura 
dos vasos sanguíneos (síndrome de 
Ehlers-Danlos)
V Fibrila (com tipo I) O mesmo para o tipo I Pele frágil, articulações frouxas, vasos 
sanguíneos fáceis de romper
XI Fibrila (com tipo II) O mesmo para o tipo II Miopia, cegueira
Associado a fibrilas IX Associação lateral com 
fibrilas tipo II
Cartilagem Osteoartrite
Formador de rede IV Rede em forma de camada Lâmina basal Doença renal (glomerulonefrite), surdez
VII Fibrilas ancoradouras Abaixo do epitélio escamoso 
estratificado
Bolhas na pele
Transmembrana XVII Não fibrilar Hemidesmossomos Bolhas na pele
Núcleo proteico de 
proteoglicano
XVIII Não fibrilar Lâmina basal Miopia, descolamento da retina, 
hidrocefalia
Note que os tipos I, IV, V, IX e XI são compostos de dois ou três tipos de cadeias a (distintas, grupos que não se sobrepõem em cada caso), enquanto os tipos II, 
III, VII, XVII e XVIII são compostos de apenas um tipo de cadeia a.
Figura 19-41 Fibrilas de colágeno da pele de um girino. Esta micrografia eletrônica mostra o arranjo contínuo 
e entrecruzado das fibrilas de colágeno: camadas sucessivas de fibrilas se posicionam, umas em relação às outras, 
em ângulos retos. Tal arranjo também é encontrado em ossos maduros e na córnea. (Cortesia de Jerome Gross.) 5 �m
1064 PARTE V As células em seu contexto social
outras macromoléculas de matriz. Em particular, elas secretam a proteína fibrosa fibro-
nectina, como veremos mais adiante, e essa secreção precede a formação das fibrilas 
de colágeno e ajuda na sua organização.
Acredita-se que os colágenos associados a fibrilas, como os colágenos tipo IX e 
XII, sejam especialmente importantes na organização das fibrilas de colágeno. Eles dife-
rem do colágeno fibrilar nos seguintes aspectos. Primeiro, sua estrutura de hélice de fita 
tripla é interrompida por um ou dois pequenos domínios não helicoidais que tornam a 
molécula mais flexível do que as moléculas de fibrilas de colágeno. Segundo, eles não se 
agregam uns aos outros para formar fibrilas no espaço extracelular. Ao contrário, eles se 
ligam à superfície das fibrilas formadas pelo colágeno fibrilar de forma periódica. Molé-
culas do tipo IX ligam-se às fibrilas contendo colágeno tipo II nas cartilagens, na córnea 
e no humor vítreo (Figura 19-42), enquanto as moléculas do tipo XII ligam-se às fibrilas 
contendo colágeno tipo I nos tendões e em vários tecidos. 
Os colágenos associados às fibrilas parecem mediar as interações das fibrilas de 
colágeno umas com as outras e com outras macromoléculas da matriz. Dessa forma, eles 
atuam na determinação da organização das fibrilas na matriz.
As células auxiliam na organização das fibrilas de colágeno que 
secretam, exercendo tensão na matriz
As células interagem mecânica e quimicamente com a matriz extracelular, e estudos em 
cultura sugerem que a interação mecânica pode ter efeitos dramáticos na arquitetura do 
tecido conectivo. Assim, quando os fibroblastos são misturados com uma malha de fibri-
las de colágeno orientadas ao acaso que forma um gel nas placas de cultura de células, 
os fibroblastos puxam essa malha, extraindo colágeno das vizinhanças e, desse modo, 
fazendo com que o gel se contraia a uma pequena fração do seu volume inicial. Por ativi-
dades similares, um agrupamento de fibroblastos circunda a si mesmo com uma cápsula 
densa de fibras de colágeno orientadas ao seu redor.
Se dois pequenos pedaços de tecido embrionário contendo fibroblastos são co-
locados longe do gel de colágeno, o colágeno interveniente organiza-se em uma banda 
compacta de fibras alinhadas que conectam os dois explantes (Figura 19-43). Os fibro-
blastos migram, subsequentemente, para fora dos explantes junto com as fibras de colá-
geno alinhadas. Assim, os fibroblastos influenciam o alinhamento das fibras de coláge-
no, as quais, por sua vez, afetam a distribuição dos fibroblastos. 
Os fibroblastos podem ter funções semelhantes na organização da matriz extrace-
lular dentro do corpo. Primeiro, eles sintetizam as fibrilas de colágeno e as depositam na 
orientação correta. A seguir, trabalham na matriz que secretam, arrastando-se sobre ela 
e puxando para criar os tendões e os ligamentos e as duras e densas camadas de tecido 
conectivo que circundam e mantêm a maioria dos órgãos. 
(A)
Molécula de 
colágeno tipo IX
Fibrila de 
colágeno tipo II
(B)
(C)
100 nm
Figura 19-42 Colágeno tipo IX. (A) Ilustração esquemática de moléculas de colá-
geno tipo IX em padrão periódico, ligando-se à superfície de uma fibrila contendo 
colágeno tipo II. (B) Micrografia eletrônica com sombreamento rotatóriode uma fibrila 
contendo colágeno tipo II de cartilagem, revestida com moléculas de colágeno tipo IX. 
(C) Uma molécula individual de colágeno tipo IX. (B e C, de L. Vaughan et al., J. Cell 
Biol. 106:991–997, 1988. Com permissão de The Rockefeller University Press.)
1 mm
Figura 19-43 Organização da forma da 
matriz extracelular pelas células. Esta 
micrografia mostra uma região entre dois 
pedaços de coração embrionário de ave 
(rico em fibroblastos, como as células do 
músculo cardíaco) cultivados sobre um 
gel de colágeno, durante quatro dias. 
Um cordão denso de fibras de colágeno 
alinhadas foi formado entre os explantes, 
supostamente como resultado dos “pu-
xões” dos fibroblastos do explante no 
colágeno. (De D. Stopak e A.K. Harris, Dev. 
Biol. 90:383–398, 1982. Com permissão 
de Academic Press.)
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1065
A elastina confere elasticidade aos tecidos
Muitos tecidos de vertebrados, como a pele, os vasos sanguíneos e os pulmões, necessitam 
de força elástica para exercerem sua função. Uma rede de fibras elásticas da matriz extra-
celular desses tecidos lhes confere resistência para retorcer após um estiramento transitório 
(Figura 19-44). As fibras elásticas são, pelo menos, cinco vezes mais extensíveis do que uma 
tira de borracha com a mesma área transversal. As longas e inelásticas fibrilas de colágeno 
são entrelaçadas com as fibras elásticas para limitar a distensão e evitar que o tecido rasgue. 
O principal componente das fibras elásticas é a elastina, uma proteína altamente 
hidrofóbica (com cerca de 750 aminoácidos de comprimento), a qual, como o colágeno, é 
rica em prolina e glicina, mas, ao contrário do colágeno, não é glicosilada. A tropoelastina 
solúvel (o precursor biossintético da elastina) é secretada no espaço extracelular e reuni-
da em fibras elásticas próximo à membrana plasmática, em geral em invaginações da su-
perfície celular. Após a secreção, as moléculas da tropoelastina tornam-se altamente in-
tercruzadas umas às outras, formando uma extensa rede de fibras e camadas de elastina. 
A proteína elastina é composta, principalmente, de dois tipos de pequenos seg-
mentos que se alternam ao longo da cadeia polipeptídica: os segmentos hidrofóbicos, 
que são responsáveis pelas propriedades elásticas da molécula, e os segmentos de 
a-hélices ricas em lisina e alanina, os quais são ligados de maneira cruzada às moléculas 
adjacentes por ligações covalentes dos resíduos de lisina. Cada segmento é codificado 
por um éxon independente. Ainda há controvérsias a respeito da conformação das mo-
léculas de elastina nas fibras elásticas, e de como a estrutura dessas fibras confere tais 
propriedades de elasticidade. Para alguns, a cadeia polipeptídica de elastina, como as 
cadeias de polímeros na borracha comum, adota uma conformação frouxa e aleatória, 
sendo esta estrutura de mola das moléculas componentes com ligação cruzada nas fi-
bras elásticas da rede que permite que toda a rede se distenda e volte à forma original 
como uma borracha (Figura 19-45). 
A elastina é a proteína de matriz extracelular predominante nas artérias e com-
preende 50% do peso seco da maior artéria, a aorta (ver Figura 19-44). Mutações no gene 
da elastina causam deficiência da proteína em camundongos e no homem, resultando 
em um estreitamento da aorta e de outras artérias como resultado da proliferação ex-
cessiva das células do músculo liso na parede arterial. Aparentemente, a elasticidade da 
artéria normal é necessária para frear a proliferação dessas células.
As fibras de elastina não são compostas somente de elastina. O núcleo de elastina 
é coberto por uma camada de microfibrilas, cada uma apresentando um diâmetro de 
cerca de 10 nm. Elas são produzidas, durante o desenvolvimento dos tecidos, antes da 
elastina e parecem formar um suporte no qual as moléculas de elastina secretadas são 
depositadas. Arranjos de microfibrilas são elásticos e em alguns locais persistem na au-
sência de elastina: eles mantêm o cristalino dos olhos no lugar, por exemplo. As microfi-
Figura 19-44 Fibras elásticas. Estas 
micrografias eletrônicas de varredura mos-
tram uma parte de um segmento da aorta 
de cachorro em pequeno aumento (A), e 
uma vista em alta resolução da densa rede 
de fibras elásticas orientadas longitudinal-
mente na camada externa do mesmo vaso 
sanguíneo (B). Todos os outros componen-
tes foram removidos pela ação de enzimas 
e ácido fórmico. (De K.S. Haas et al., Anat. 
Rec. 230:86–96, 1991. Com permissão de 
Wiley-Liss.)
(A)
1 mm
(B)
100 �m
1066 PARTE V As células em seu contexto social
brilas são compostas de uma série de glicoproteínas distintas, incluindo uma grande gli-
coproteína, a fibrilina, a qual se liga à elastina e é essencial para a integridade das fibras 
elásticas. Uma mutação no gene da fibrilina resulta na síndrome de Marfan, uma doença 
humana relativamente comum. Nos indivíduos mais afetados, a aorta está sujeita a rup-
turas; outro efeito comum é o deslocamento do cristalino e anormalidades no esqueleto 
e nas articulações. Os indivíduos afetados costumam ser altos e magros. Suspeita-se de 
que Abraham Lincoln apresentasse tal alteração.
A fibronectina e outras glicoproteínas multidomínios auxiliam na 
organização da matriz
Além dos proteoglicanos, colágenos e fibras elásticas, a matriz extracelular contém mui-
tos tipos variados de glicoproteínas que em geral possuem múltiplos domínios, cada um 
com um sítio de ligação específico para outra macromolécula da matriz e para os recep-
tores de superfície celular (Figura 19-46). Essas proteínas contribuem para a organização 
da matriz, auxiliando a ligação das células. Como os proteoglicanos, elas também guiam o 
movimento celular nos tecidos em desenvolvimento, servindo como trilhos, ao longo dos 
Figura 19-45 Distensão de uma rede de 
moléculas de elastina. As moléculas são 
unidas por ligações covalentes (vermelho), 
produzindo uma rede entrecruzada. No modelo 
mostrado, cada molécula de elastina da rede 
pode expandir-se e contrair-se aleatoriamente, 
como uma mola, de modo que toda a estrutura 
pode ser distendida e retornar à forma original, 
como uma fita elástica.
Fibra elástica
ESTICA RELAXA
Ligação cruzada
Molécula de elastina
Figura 19-46 Complexo das glicoproteínas 
da matriz extracelular. Muitas glicoproteínas 
da matriz são grandes proteínas de suporte 
contendo múltiplas cópias de domínios es-
pecíficos de interação com proteínas. Cada 
domínio é enovelado em discretas estruturas 
globulares, e muitos desses domínios estão 
distribuídos ao longo da proteína como contas 
em um colar. Este diagrama mostra quatro 
proteínas representativas entre as cerca de 200 
glicoproteínas de matriz encontradas em ma-
míferos. Cada proteína contém múltiplos do-
mínios repetidos, com seus nomes descritos na 
legenda da figura. A fibronectina, por exemplo, 
contém numerosas cópias de três diferentes 
repetições de fibronectina (tipos I a III, descritos 
como FN1, FN2 e FN3). Duas repetições do tipo 
III próximas à extremidade C-terminal contêm 
sítios de ligação importantes para as integri-
nas de superfície celular, ao passo que outras 
repetições FN estão envolvidas na ligação da 
fibrina, colágeno e heparina, como indicado no 
diagrama (ver Figura 19-47). Outras proteínas 
de matriz contêm sequências repetidas que se 
assemelham àquelas do fator de crescimento 
epidérmico (EGF), o principal regulador do 
crescimento e proliferação celular. Essas re-
petições podem desempenhar uma função 
de sinalização similar nas proteínas da matriz. 
Outras proteínas contêm domínios, como as 
repetições da proteína de ligação do fator de 
crescimento semelhante à insulina (IGFBP), que 
se liga e regula a função de fatores de cresci-
mento solúveis. Para acrescentar maior diver-
sidade estrutural, muitas dessas proteínassão 
codificadas por transcritos de RNA que podem 
ser processados de diferentes maneiras, adi-
cionando ou removendo éxons, como aqueles 
na fibronectina. Finalmente, as funções regula-
doras e de sustentação de muitas proteínas de 
matriz são expandidas ainda mais por meio da 
reunião em formas multiméricas, como apesen-
tado à direita da figura. A fibronectina forma 
dímeros ligados na porção C-terminal, ao passo 
que a tenascina e a trombospondina formam 
hexâmeros e trímeros ligados na porção N-
-terminal, respectivamente. Outros domínios 
incluem quatro repetições de trombospondina 
(TSPN, TSP1, TSP3, TSP_C). VWC, von Wille-
brand tipo C (do inglês, von Willebrand type 
C); FBG, semelhante ao fibrinogênio (do inglês, 
fibrinogen-like). (Adaptada de R.O. Hynes e 
A. Naba, Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 
4:a004903, 2012.)
N C
N C
N C
N C
Fibronectina
CYR61
Tenascina
Trombospondina
LEGENDA PARA OS DOMÍNIOS REPETIDOS
FN1 FN2 FN3 EGF
VWC Nó de cistina
C-terminal
FBG + Éxons com processamento alternativo
TSPN TSP1 TSP3 TSP_C IGFBP
Fibrina FibrinaColágeno Integrina Heparina
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1067
quais as células podem migrar, ou como repelentes, mantendo as células longe das áreas 
proibidas. Elas também podem se ligar e, portanto, influenciar a função dos peptídeos de 
fatores de crescimento e outras pequenas moléculas produzidas pelas células vizinhas. 
O membro mais bem conhecido desta classe de proteínas de matriz é a fibronec-
tina, uma grande glicoproteína encontrada em todos os vertebrados e importante para 
muitas interações célula-matriz. Camundongos mutantes incapazes de produzir fibro-
nectina morrem no início da embriogênese, pois suas células endoteliais não formam 
vasos sanguíneos adequados. Acredita-se que esse defeito resulte de anormalidades nas 
interações dessas células com a matriz extracelular circundante, a qual, normalmente, 
contém fibronectina. 
A fibronectina é um dímero composto de duas grandes subunidades unidas por 
pontes de dissulfeto nas suas extremidades C-terminais. Cada subunidade contém uma 
série de pequenos domínios repetidos, ou módulos, separados por pequenos segmentos 
de cadeias polipeptídicas flexíveis (Figura 19-47). Cada domínio é, normalmente, codi-
ficado por um éxon separado, sugerindo que o gene da fibronectina, como os genes que 
codificam muitas proteínas da matriz, evoluiu pela duplicação de múltiplos éxons. No ge-
noma humano, há apenas um gene de fibronectina, contendo cerca de 50 éxons de tama-
nhos semelhantes, mas os transcritos podem ser processados de diferentes maneiras para 
produzir múltiplas isoformas de fibronectina (ver Figura 19-46). O principal domínio de 
repetição da fibronectina é denominado repetição de fibronectina tipo III, que contém 
cerca de 90 aminoácidos de tamanho e ocorre pelo menos 15 vezes em cada subunidade. 
Essa repetição está entre os mais comuns de todos os domínios proteicos de vertebrados.
A fibronectina se liga a integrinas
Uma forma de analisar uma molécula de proteína multifuncional complexa como fibro-
nectina é sintetizar cada região da proteína e testar sua capacidade de se ligar a outras 
proteínas. Com esse e outros métodos, foi possível mostrar que uma região da fibro-
nectina se liga ao colágeno, outra se liga a proteoglicanos, e outras se ligam a integri-
nas específicas na superfície de vários tipos de células (ver Figura 19-47B). Peptídeos 
sintéticos correspondendo a diferentes segmentos do domínio de ligação da integrina 
foram usados para mostrar que a ligação depende de uma sequência específica de tri-
peptídeos (Arg-Gly-Asp ou RGD) que é encontrada em uma das repetições do tipo III 
(ver Figura 19-47C). Mesmo peptídeos muito pequenos contendo essa sequência RGD 
podem competir com a fibronectina pelo sítio de ligação à célula e, portanto, inibir a 
ligação da célula com a fibronectina da matriz.
Várias proteínas extracelulares, além da fibronectina, também possuem uma se-
quência RGD que medeia a ligação à superfície celular. Muitas dessas proteínas são com-
(A)
100 nm
(B)
(C)
Ligação do 
colágeno
Ligação da 
integrina
Ligação da 
heparina
Sequência 
sinérgica
Sequência RGD
Arg
Gly
Asp
N
N
C C
S S
S S
Figura 19-47 Estrutura do dímero de 
fibronectina. (A) Micrografia eletrônica 
de moléculas de dímeros de fibronectina 
sombreadas com platina; as setas verme-
lhas marcam as uniões C-terminais. (B) As 
duas cadeias polipeptídicas são similares, 
mas geralmente não idênticas (codificadas 
pelo mesmo gene, mas com distintos pro-
cessamentos dos mRNAs). Elas são ligadas 
por duas ligações dissulfeto próximas ao 
C-terminal. Cada cadeia possui cerca de 
2.500 aminoácidos de comprimento e 
é enovelada em múltiplos domínios (ver 
Figura 19-46). Como indicado, alguns 
domínios são especializados para se liga-
rem a uma determinada molécula. Para 
simplificar, nem todos os sítios de ligação 
conhecidos estão apresentados. (C) Es-
trutura tridimensional da nona e décima 
repetição de fibronectina tipo III, como 
determinado por cristalografia de raios 
X. A Arg-Gly-Asp (RGD) e a sequência de 
“sinergia” representada em vermelho são 
importantes para a ligação das integri-
nas na superfície celular. (A, de J. Engel 
et al., J. Mol. Biol. 150:97–120, 1981. 
Com permissão de Academic Press; C, de 
Daniel J. Leahy, Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 
13:363–393, 1997. Com permissão de 
Annual Reviews.)
1068 PARTE V As células em seu contexto social
ponentes da matriz extracelular, enquanto outras estão envolvidas na coagulação san-
guínea. Os peptídeos contendo a sequência RGD têm sido úteis no desenvolvimento de 
fármacos anticoagulantes. Algumas cobras usam uma estratégia semelhante para causar 
sangramento em suas vítimas: elas secretam, no veneno, proteínas anticoagulantes con-
tendo RGD denominadas desintegrinas.
Os receptores de superfície celular que ligam proteínas contendo RGD são mem-
bros da família das integrinas, que descreveremos mais adiante em detalhes. Cada in-
tegrina reconhece especificamente seu próprio grupo limitado de moléculas da matriz, 
indicando que a forte ligação requer outros elementos além da sequência RGD. Além 
disso, as sequências RGD não são os únicos motivos de sequência usados para a ligação 
das integrinas: muitas integrinas reconhecem e se ligam a outros motivos. 
A tensão exercida pelas células regula a reunião das fibrilas de 
fibronectina
As fibronectinas podem existir na forma solúvel, circulando no sangue e em outros fluidos 
corporais, e na forma insolúvel, como fibrilas de fibronectina, onde os dímeros de fibronec-
tina são ligados um ao outro de maneira cruzada por ligações dissulfeto adicionais e for-
mam parte da matriz extracelular. Diferentemente das moléculas de colágeno fibrilares, as 
quais podem se autoassociar em fibrilas em tubos de ensaio, as moléculas de fibronectina 
reúnem-se em fibrilas somente na superfície de certas células. Isso ocorre porque proteínas 
adicionais são necessárias à formação das fibrilas, em especial as integrinas de ligação à 
fibronectina. As integrinas fornecem uma ligação da fibronectina de fora da célula com o 
citoesqueleto de actina do interior da célula. Essa ligação transmite tensão às moléculas de 
fibronectina, desde que elas também tenham se ligado a alguma estrutura, e distendem a 
molécula, expondo os sítios de ligação ocultos da molécula de fibronectina (Figura 19-48). 
Isso permite que elas se liguem diretamente uma à outra e recrutem moléculas de fibronec-
tina adicionais para formar a fibrila (Figura 19-49). Essa dependência de tensão e interação 
com a superfície celular assegura que as fibrilas de fibronectina reúnam-se onde há necessi-
dade mecânica delas, e não em locais inadequados como a corrente sanguínea.
Muitas proteínas na matrizextracelular contêm múltiplas cópias de repetições de 
fibronectina tipo III (ver Figura 19-46), e é possível que a tensão exercida em uma dessas 
proteínas também exponha sítios de ligação ocultos e, portanto, influencie seu compor-
tamento. 
A lâmina basal é uma forma de matriz extracelular especializada
Até aqui, nesta seção, revisamos os princípios gerais sobre a estrutura e função das prin-
cipais classes dos componentes da matriz extracelular. Agora descreveremos como esses 
componentes são reunidos em um tipo especializado de matriz extracelular denominada 
lâmina basal (também conhecida como membrana basal). Essa camada extremamente 
fina, embora flexível, de moléculas de matriz é o suporte de todo o epitélio. Embora te-
nha pouco volume, ela apresenta uma função fundamental na arquitetura corporal. Assim 
como as caderinas, ela parece ser uma das características comuns que define todos os ani-
mais multicelulares, e parece ter surgido bem cedo na evolução. Os principais componen-
tes da lâmina basal estão entre as macromoléculas mais ancestrais da matriz extracelular.
A lâmina basal possui de 40 a 120 nm de espessura. A camada da lâmina basal 
não se situa apenas abaixo das células epiteliais, mas também circunda as células mus-
culares, adiposas e células de Schwann (que se enrolam ao redor do axônio das células 
Figura 19-48 Detecção da tensão pela 
fibronectina. Acredita-se que algumas 
repetições de fibronectina tipo III se de-
senovelam quando a fibronectina é esti-
cada. O desenovelamento expõe sítios de 
ligação ocultos que interagem com outras 
moléculas de fibronectina resultando na 
formação de filamentos de fibronectina 
como aqueles mostrados na Figura 19-49. 
(De V. Vogel e M. Sheetz, Nat. Rev. Mol. 
Cell Biol. 7:265–275, 2006. Com permis-
são de Macmillan Publishers Ltd.)
Figura 19-49 Organização da fibronectina 
em fibrilas na superfície celular. Esta micro-
grafia de fluorescência mostra a extremidade 
posterior de um fibroblasto de camundongo 
em migração. A fibronectina extracelular está 
corada em verde, e os filamentos de actina in-
tracelulares estão corados em vermelho. Inicial-
mente, a fibronectina está presente como um 
agregado de pequenos pontos próximos à ex-
tremidade frontal da célula. Eles se acumulam 
nas adesões focais (sítios de ancoragem dos 
filamentos de actina, discutidos mais tarde) e 
organizam-se em fibrilas paralelas aos filamen-
tos de actina. As moléculas de integrina atra-
vessam a membrana celular, ligando a fibro-
nectina de fora da célula com os filamentos de 
actina do interior da célula (ver Figura 19-55). 
Acredita-se que a tensão exercida por essa 
ligação nas moléculas de fibronectina estique 
a molécula, expondo seus sítios de ligação e 
promovendo a formação da fibrila. (Cortesia de 
Roumen Pankov e Kenneth Yamada.)
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1069
dos nervos periféricos para formar a mielina) individualmente. A lâmina basal separa 
essas células e o epitélio das camadas celulares do tecido conectivo subjacente. Em ou-
tras localizações, como o glomérulo renal, a lâmina basal situa-se entre duas camadas 
celulares e atua como um filtro altamente seletivo (Figura 19-50). As lâminas basais, no 
entanto, possuem outras atividades além das funções estruturais e filtrantes. Elas são 
capazes de determinar a polaridade celular, influenciar o metabolismo celular, organizar 
as proteínas nas membranas plasmáticas adjacentes, promover a sobrevivência, a proli-
feração ou a diferenciação celular, além de servirem como vias para a migração celular.
Contudo, o papel mecânico é essencial. Na pele, por exemplo, a camada externa 
do epitélio – a epiderme – depende da força da lâmina basal para mantê-lo ligado ao te-
cido conectivo subjacente, a derme. Em pessoas com defeito genético em determinadas 
proteínas da lâmina basal ou em um tipo especial de colágeno que ancora a lâmina basal 
ao tecido conectivo subjacente, a epiderme se descola da derme. Isso causa a formação 
de bolhas, uma doença denominada epidermólise bolhosa juncional, uma condição gra-
ve e algumas vezes letal.
A laminina e o colágeno tipo IV são os principais componentes da 
lâmina basal
A lâmina basal é sintetizada pelas células de ambos os seus lados. As células epiteliais 
contribuem com uma série de componentes da lâmina basal, enquanto as células da 
camada de tecido conectivo subjacente (denominado estroma – do grego, “lençóis”) 
contribuem com outra série (Figura 19-51). Embora a composição precisa da lâmina 
basal madura varie de tecido para tecido, e até de região para região na mesma lâmina, a 
maior parte da lâmina basal madura contém as glicoproteínas laminina, colágeno tipo IV 
e nidogênio, junto com o proteoglicano perlecana. Outro componente comum da lâmina 
basal são as fibronectinas e o colágeno tipo XVIII (um membro atípico da família dos 
colágenos que forma a proteína central de um proteoglicano). 
Figura 19-50 Três modos de organiza-
ção das lâminas basais. A lâmina basal 
(amarelo) circunda certas células (como 
células musculares), localiza-se abaixo 
do epitélio e está interposta entre duas 
camadas celulares (como nos glomérulos 
renais). Observe que nos glomérulos renais 
ambas as camadas celulares possuem 
fendas, de modo que a lâmina basal atua 
como um filtro e como um suporte, de-
terminando quais moléculas passarão do 
sangue para a urina. A filtração também 
depende de outras estruturas com base 
em proteínas, denominadas fendas do 
diafragma, que se estendem pelas fendas 
intercelulares na camada epitelial.
 
MÚSCULO
Lâmina basal
Membrana plasmática da célula muscular
Tecido conectivo
EPITÉLIO
LÚMEN OU 
SUPERFÍCIE EXTERNA
Tecido conectivo Lâmina basal
GLOMÉRULO RENAL
SANGUE Célula endotelial
Célula epitelial
URINA
Lâmina basal
Figura 19-51 Lâmina basal da córnea 
de um embrião de galinha. Nesta mi-
crografia eletrônica de varredura, algumas 
das células epiteliais foram removidas 
para expor a superfície superior da lâmina 
basal. Uma rede de fibrilas de colágeno 
no tecido conectivo subjacente interage 
com a face inferior da lâmina. (Cortesia de 
Robert Trelstad.)
Células epiteliais
Lâmina basal
Colágeno
10 �m
1070 PARTE V As células em seu contexto social
A laminina é o organizador primário da estrutura de camadas, e logo no início do 
desenvolvimento a lâmina basal consiste principalmente em moléculas de laminina. As 
lamininas compreendem uma grande família de proteínas, cada uma composta de três 
longas cadeias polipeptídicas (a, b e g) unidas por pontes de dissulfeto e organizadas na 
forma de um ramalhete assimétrico, como um molho de três flores cujos galhos estão tor-
cidos na base mas cujas cabeças permanecem separadas (Figura 19-52). Esses hetero-
trímeros podem se autoassociar in vitro em uma rede, sobretudo por interações entre as 
cabeças, embora as interações com as células sejam necessárias para organizar a rede em 
camadas ordenadas. Como há várias isoformas de cada tipo de cadeia, e que podem asso-
ciar-se em diferentes combinações, diferentes lamininas podem ser produzidas, criando 
lâminas basais com propriedades distintas. A cadeia de laminina g1 é um componente da 
maioria dos heterotrímeros de laminina, e camundongos que não produzem essa cadeia 
morrem durante a embriogênese, pois são incapazes de formar a lâmina basal. 
O colágeno tipo IV é o segundo componente essencial da lâmina basal madura e 
também existe em várias isoformas. Do mesmo modo que os colágenos fibrilares consti-
tuem grande parte da proteína do tecido conectivo como ossos e tendões, a molécula de 
colágeno tipo IV consiste em três longas cadeias proteicas sintetizadas individualmente 
que se unem na forma de uma super-hélice como uma corda. Entretanto, elas se distin-
guem dos colágenos fibrilares por interrupções em maisde 20 regiões na sua estrutura 
helicoidal de três fitas, permitindo múltiplos locais de flexão. As moléculas de colágeno 
tipo IV interagem com seus domínios terminais para se unirem extracelularmente em 
uma rede como um feltro que proporciona resistência à tração.
A laminina e o colágeno tipo IV interagem com outros componentes da lâmi-
na basal, como a glicoproteína nidogênio e o proteoglicano perlecana, formando uma 
rede altamente reticulada de proteínas e proteoglicanos (Figura 19-53). As molécu-
las de laminina que produzem a camada inicial primeiro ligam-se umas às outras e a 
receptores de superfície das células que produzem a laminina. Os receptores de su-
perfície celular são, principalmente, os membros da família das integrinas, mas outro 
importante tipo de receptor de laminina é o distroglicano, um proteoglicano com um 
núcleo proteico que atravessa a membrana celular, pendendo suas cadeias GAG no 
espaço extracelular. Elas prendem as moléculas de laminina por uma extremidade, 
deixando suas cabeças posicionadas para interagir de modo a formar uma rede bidi-
mensional. Essa rede de laminina coordena a reunião de outros componentes da lâ-
mina basal.
(B)
(A)
100 nm
Auto-organização
União
Integrinas
Integrinas
Distroglicano
Perlecana
Nidogênio
Domínio da super-hélice
20 nm
Cadeia �
Cadeia �
Cadeia �
H2N
NH2
NH2
Figura 19-52 Estrutura da laminina. (A) O membro mais conhecido da família é a laminina-111, aqui representada com 
seus sítios de ligação para outras moléculas (retângulos amarelos). As lamininas são glicoproteínas com múltiplos domínios 
compostas por três polipeptídeos (a, b e g) ligados por pontes de dissulfeto em uma estrutura semelhante a uma cruz assimé-
trica. Cada cadeia polipeptídica possui mais de 1.500 aminoácidos. São conhecidos cinco tipos de cadeias a, quatro tipos de 
cadeias b e três tipos de cadeias g, e várias combinações dessas unidades podem se unir para formar uma grande variedade de 
diferentes lamininas, as quais recebem sua denominação conforme o número de cada uma de suas três subunidades: a lamini-
na-111, por exemplo, contém as subunidades a1, b1 e g1. Cada isoforma é distribuída em tecidos específicos: a laminina-332 
é encontrada na pele, a laminina-211 no músculo e a laminina-411 nas células endoteliais dos vasos sanguíneos. Por meio de 
seus sítios de ligação para outras proteínas, as moléculas de laminina desempenham uma função fundamental na organização 
da lâmina basal, ancorando essas outras proteínas às células. (B) Micrografia eletrônica das moléculas de laminina sombreadas 
com platina. (B, de J. Engel et al., J. Mol. Biol. 150:97–120, 1981. Com permissão de Academic Press.)
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1071
As lâminas basais realizam diversas funções
Nos glomérulos renais, uma lâmina basal mais espessa atua como um filtro molecular, 
impedindo a passagem de macromoléculas do sangue para a urina quando a urina é for-
mada (ver Figura 19-50). O proteoglicano da lâmina basal é importante para essa função. 
Quando as suas cadeias de GAG são removidas por enzimas específicas, as propriedades 
filtrantes da lâmina basal são destruídas. O colágeno tipo IV também possui uma função, 
como na doença renal hereditária humana (síndrome de Alport) que resulta da mutação 
em um gene do colágeno tipo IV, causando um espessamento irregular e disfuncional 
do filtro glomerular. As mutações na laminina também impedem as funções dos filtros 
renais, mas de maneira distinta, interferindo com a diferenciação das células que fazem 
contato e que sustentam sua estrutura.
A lâmina basal também pode atuar como uma barreira seletiva ao movimento das 
células. A lâmina basal abaixo do epitélio, por exemplo, impede que os fibroblastos, lo-
calizados no tecido conectivo adjacente, façam contato com as células epiteliais. Entre-
tanto, isso não impede que macrófagos, linfócitos ou processos nervosos passem através 
dela. A lâmina basal também é importante na regeneração do tecido após uma lesão. 
Quando os tecidos, como o muscular, o nervoso ou o epitelial, são danificados, a lâmina 
basal sobrevive e fornece a estrutura sobre a qual as células em regeneração poderão 
migrar. Dessa forma, a arquitetura original do tecido é facilmente reconstruída.
Um exemplo extraordinário do papel da estrutura da lâmina basal na regeneração 
vem de estudos das junções neuromusculares, o local onde os terminais nervosos de um 
neurônio motor formam uma sinapse química com a célula muscular esquelética (discuti-
do no Capítulo 11). Em vertebrados, a lâmina basal que circunda a célula muscular separa 
a membrana plasmática do nervo e do músculo nas sinapses, e a lâmina basal na região da 
Perlecana
(A)
(B)
Colágeno 
tipo IV
Laminina
Nidogênio
Membrana plasmática
Nidogênio
Perlecana
Laminina
Colágeno tipo IV
Integrina
Figura 19-53 Modelo da estrutura 
molecular da lâmina basal. (A) A lâmina 
basal é formada por interações específi-
cas entre as proteínas colágeno tipo IV, 
laminina e nidogênio (B) e o proteoglicano 
perlecana. As setas em (B) conectam molé-
culas que podem ligar-se diretamente uma 
à outra. Há várias isoformas de colágeno 
tipo IV e laminina, cada uma com distribui-
ção distinta nos tecidos. Os receptores de 
laminina transmembrana (integrinas e dis-
troglicano) na membrana plasmática orga-
nizam a reunião da lâmina basal. Somente 
as integrinas são apresentadas. (Baseada 
em H. Colognato e P.D. Yurchenco, Dev. 
Dyn. 218:213–234, 2000. Com permissão 
de Wiley-Liss.)
1072 PARTE V As células em seu contexto social
sinapse possui característica química distinta, com isoformas especiais de colágeno tipo 
IV, laminina e o proteoglicano denominado agrina. Após um dano no nervo ou músculo, a 
lâmina basal na sinapse desempenha uma função fundamental na reconstrução da sinapse 
na localização correta (Figura 19-54). Defeitos nos componentes da lâmina basal nas si-
napses são responsáveis por algumas formas de distrofia muscular, em que os músculos 
se desenvolvem normalmente e, mais tarde na vida do indivíduo, começam a degenerar. 
As células devem ser capazes de degradar e produzir matriz
A capacidade que as células têm de degradar e destruir a matriz extracelular é tão im-
portante quanto a sua habilidade de produzi-la e ligar-se a ela. Uma rápida degradação 
da matriz é necessária em processos como o reparo de tecidos, e mesmo na matriz extra-
celular aparentemente estática dos animais adultos há uma renovação contínua com a 
degradação e a síntese das macromoléculas da matriz. Isso permite, por exemplo, que os 
ossos se remodelem, de modo a se adaptarem às pressões exercidas sobre eles.
Do ponto de vista das células individuais, a capacidade de passar através da matriz 
é crucial em duas situações: permite que elas se dividam enquanto embebidas na matriz 
e permite que passem por ela. As células do tecido conectivo geralmente precisam ser 
capazes de se esticar para se dividir. Se uma célula não possui as enzimas necessárias 
para degradar a matriz circundante, ela sofrerá uma forte inibição da divisão, bem como 
será impedida de migrar. 
A degradação localizada dos componentes da matriz também é necessária sempre 
que as células precisem escapar do confinamento pela lâmina basal. Isso é necessário 
durante o crescimento ramificado normal do epitélio para formar as estruturas como as 
glândulas, para permitir que o epitélio aumente e também quando os leucócitos migram 
através da lâmina basal dos vasos sanguíneos para os tecidos em resposta a uma infecção 
ou dano. A degradação da matriz é importante para as células cancerosas se espalharem 
pelo corpo e para que possam proliferar nos tecidos invadidos (discutido no Capítulo 20). 
Em geral, os componentes da matriz são degradados por enzimas proteolíticas 
(proteases) que atuam próximoàs células que as produzem. Muitas dessas proteases 
pertencem a uma de duas classes gerais. O maior grupo, com cerca de 50 membros nos 
vertebrados, é o das metaloproteases de matriz, que dependem da ligação do Ca21 ou 
Zn21 para sua atividade. O segundo grupo é o das serinas-protease, que possuem uma 
serina altamente reativa no seu sítio ativo. Juntas, as metaloproteases e serinas-protease 
cooperam para degradar as proteínas de matriz, como o colágeno, a laminina e a fibro-
nectina. Algumas metaloproteases, como a colagenase, são altamente específicas, cli-
Figura 19-54 Experimentos de rege-
neração indicam o caráter especial 
da lâmina basal juncional na junção 
neuromuscular. Se o músculo de rã 
e seu nervo motor forem destruídos, 
a lâmina basal ao redor de cada célula 
muscular permanece intacta, sendo ainda 
reconhecível nos locais da antiga junção 
neuromuscular. Quando o nervo, mas não 
o músculo, regenera (acima à direita), a 
lâmina basal juncional direciona o nervo 
em regeneração para o local original da 
sinapse. Quando o músculo, mas não o 
nervo, regenera (abaixo à direita), a lâmina 
basal juncional provoca o acúmulo dos 
receptores de acetilcolina (azul) recém-
-sintetizados no local da sinapse original. 
Esses experimentos mostram que a lâmina 
basal juncional controla a localização dos 
outros componentes da sinapse dos dois 
lados da lâmina. Algumas das moléculas 
responsáveis por esses efeitos já foram 
identificadas. Os axônios dos neurônios 
motores, por exemplo, depositam a agrina 
na lâmina basal juncional, onde ela ativa 
a reunião dos receptores de acetilcolina e 
outras proteínas na membrana plasmática 
juncional da célula muscular. Reciproca-
mente, as células musculares depositam 
uma determinada isoforma de laminina na 
lâmina basal juncional, e esta molécula, 
provavelmente, interage com canais iôni-
cos específicos na membrana pré-sináptica 
do neurônio. 
Célula
muscular 
cortada para 
degenerar
Nervo cortado
MÚSCULO E NERVO DEGENERADOS FIBRA MUSCULAR 
REGENERADA
FIBRA NERVOSA 
REGENERADA
O nervo regenerado 
volta ao local da junção 
original
Novos receptores
de acetilcolina
concentram-se no
local da junção original
Lâmina basal 
juncional
Cobertura da 
lâmina basal 
residual
Junção 
neuromuscular
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1073
vando proteínas particulares em poucos locais. Dessa forma, a integridade estrutural da 
matriz é preservada, mas a migração celular pode ser facilitada pela pouca quantidade 
de proteólise. Outras metaloproteases podem ser menos específicas, mas, como estão 
ancoradas na membrana plasmática, elas podem agir exatamente onde são necessárias. 
É esse tipo de metaloprotease de matriz que é crucial para a capacidade da célula de se 
dividir quando embebida em uma matriz.
É evidente que as atividades das proteases que degradam a matriz devem ser pre-
cisamente controladas, pois de outra forma os tecidos do corpo podem desabar. Portan-
to, diversos mecanismos são empregados para assegurar que as proteases da matriz se-
jam ativadas apenas no momento e local adequados. Em geral, a atividade das proteases 
é restrita à superfície celular por proteínas de ancoragem específicas, por ativadores as-
sociados à membrana e pela produção de inibidores de proteases específicos nas regiões 
onde a atividade da protease não é necessária.
As glicoproteínas e os proteoglicanos da matriz regulam as 
atividades das proteínas secretadas
As propriedades físicas da matriz extracelular são importantes por sua função funda-
mental como sustentação para a estrutura do tecido e como substrato para ancoragem e 
migração celular. A matriz também desempenha um impacto importante na sinalização 
celular. As células se comunicam umas com as outras por meio da secreção de moléculas 
sinalizadoras que se difundem no líquido extracelular influenciando outras células (dis-
cutido no Capítulo 15). Na direção de seus alvos, as moléculas sinalizadoras encontram 
uma rede de malha firmemente entrelaçada da matriz extracelular que contém uma alta 
densidade de cargas negativas e domínios de interação de proteínas que podem interagir 
com as moléculas sinalizadoras, alterando sua função de várias formas.
As cadeias de sulfato de heparana altamente carregadas de proteoglicanos, por exem-
plo, interagem com numerosas moléculas sinalizadoras secretadas, incluindo fatores de 
crescimento de fibroblasto (FGFs, do inglês: fibroblast growth factors) e fator de crescimento 
do endotélio vascular (VEGF, do inglês: vascular endothelial growth factor), que, entre outros 
efeitos, estimulam a proliferação de vários tipos celulares. Acredita-se que os proteoglicanos 
produzam grande reservatórios localizados desses fatores por proporcionarem uma densa 
rede de sítios de ligação para os fatores de crescimento, limitando sua difusão e focalizando 
suas ações nas células vizinhas. Igualmente, os proteoglicanos podem auxiliar no aumento 
brusco de gradientes de fator de crescimento no embrião, o que pode ser importante na dis-
tribuição dos padrões dos tecidos durante o desenvolvimento. A atividade do FGF também 
pode ser intensificada por proteoglicanos, que oligomerizam as moléculas de FGF, permi-
tindo que elas façam a ligação cruzada e ativem seus receptores de superfície celular.
A importância dos proteoglicanos como reguladores da distribuição e atividade das 
moléculas sinalizadoras é ilustrada por graves defeitos no desenvolvimento que podem 
ocorrer quando os proteoglicanos específicos são inativados por mutação. Por exemplo, 
na Drosophila, a função de diversas proteínas sinalizadoras é controlada por interações 
com os proteoglicanos associados à membrana Dally e semelhante à Dally. Acredita-se 
que esses membros da família dos glipicanos concentrem proteínas sinalizadoras em lo-
cais específicos e atuem como correceptores que colaboram com proteínas receptoras de 
superfície celular convencionais. Como resultado, eles promovem a sinalização na loca-
lização correta e impedem que se localizem em locais inadequados. No ovário de Droso-
phila, por exemplo, a Dally é parcialmente responsável pela localização e função restritas 
da proteína sinalizadora denominada Dpp, que bloqueia a diferenciação das células-
-tronco da linhagem germinativa. Quando o gene que codifica a Dally é mutado, a ativi-
dade da Dpp é intensamente reduzida, causando o desenvolvimento anormal do oócito.
Diversas proteínas da matriz também interagem com proteínas sinalizadoras. Por 
exemplo, o colágeno tipo IV da lâmina basal interage com a Dpp de Drosophila. A fibro-
nectina contém repetições de fibronectina tipo III que interagem com o VEGF e outro 
domínio que interage com outro fator de crescimento denominado fator de crescimento 
de hepatócitos (HGF, do inglês: hepatocyte growth factor), promovendo a atividade des-
ses fatores. Como discutido antes, muitas glicoproteínas de matriz contêm extensos ar-
ranjos de domínios de ligação e, provavelmente, a organização desses domínios influen-
cia a apresentação das proteínas sinalizadoras às suas células-alvo (ver Figura 19-46).
1074 PARTE V As células em seu contexto social
Por fim, muitas glicoproteínas de matriz contêm domínios que se ligam direta-
mente a receptores de superfície celular específicos, produzindo sinais que influenciam 
o comportamento das células, como descreveremos na próxima seção.
Resumo
As células estão embebidas em uma matriz extracelular complexa que não somente liga 
as células umas às outras, mas também influencia a sobrevivência, o desenvolvimento, a 
forma, a polaridade e o comportamento migratório. A matriz contém várias proteínas fi-
brosas entrelaçadas em uma rede de cadeias de glicosaminoglicanos (GAGs). Os GAGs são 
cadeias polissacarídicas carregadas negativamente que (com exceção da hialuronana) 
são ligados covalentementeà proteína para formar moléculas de proteoglicanos. Os GAGs 
atraem a água e ocupam um grande volume do espaço extracelular. Os proteoglicanos 
também são encontrados na superfície das células, onde atuam como correceptores para 
auxiliar as células a responderem a proteínas-sinal secretadas. As proteínas formadoras 
de fibras conferem força e resistência à matriz. Os colágenos fibrilares (tipos I, II, III, V e 
XI) são moléculas helicoidais de três fitas semelhantes a cordas que se agregam em longas 
fibrilas no espaço extracelular, proporcionando resistência à tração. Elas também formam 
estruturas às quais as células podem se ancorar, frequentemente por meio de grandes gli-
coproteínas multidomínios, como a laminina e a fibronectina, que se ligam às integrinas 
na superfície celular. As moléculas de elastina formam uma extensa rede entrelaçada de 
fibras e camadas que podem ser estendidas e retraídas, concedendo elasticidade à matriz. 
A lâmina basal é uma forma especializada de matriz extracelular que fornece apoio 
às células epiteliais ou envolve outros tipos celulares, como as células musculares. A lâmina 
basal está organizada em uma rede de moléculas de laminina, as quais são unidas por seus 
braços laterais e se ligam às integrinas e outros receptores na membrana plasmática basal 
das células epiteliais que a recobrem. As moléculas de colágeno tipo IV, junto com a proteína 
nidogênio e o grande proteoglicano sulfato de heparana perlecana, unem-se formando uma 
malha que é o componente essencial de qualquer lâmina basal madura. A lâmina basal 
proporciona o suporte mecânico para o epitélio; ela forma a interface e a ligação entre o 
epitélio e o tecido conectivo; atua como um filtro nos rins; age como barreira mantendo 
as células nos seus compartimentos adequados; influencia a polaridade e a diferenciação 
celular; e orienta a migração celular durante o desenvolvimento e a regeneração dos tecidos.
JUNÇÕES CÉLULA-MATRIZ
As células produzem, organizam e degradam a matriz extracelular. Por sua vez, a matriz 
exerce uma poderosa influência sobre as células. As influências são exercidas principal-
mente pelas proteínas de adesão celular transmembrana que atuam como receptores de 
matriz. Essas proteínas prendem a matriz do exterior da célula ao citoesqueleto do inte-
rior da célula, mas seu papel vai além dessa simples ligação mecânica passiva. Por meio 
deles, os componentes da matriz podem afetar qualquer aspecto do comportamento 
celular. Os receptores de matriz desempenham um papel fundamental nas células epite-
liais, mediando a interação com a lâmina basal subjacente. Eles também são importan-
tes nas células do tecido conectivo, mediando as interações entre as células com a matriz 
que as circunda. 
Vários tipos de moléculas podem atuar como receptores de matriz ou correcepto-
res, incluindo os proteoglicanos transmembrana. No entanto, os principais receptores 
das células animais para a ligação da maioria das proteínas de matriz extracelulares são 
as integrinas. Como as caderinas e os componentes-chave da lâmina basal, as integrinas 
são parte do conjunto de ferramentas característico dos animais multicelulares, que é 
responsável por sua arquitetura fundamental. Os membros dessa grande família de mo-
léculas de adesão transmembrana homólogas possuem uma capacidade surpreendente 
de transmitir sinais em ambas as direções através da membrana plasmática. A ligação do 
componente da matriz com a integrina pode enviar uma mensagem para o interior da 
célula, e as condições no interior da célula podem enviar sinais para fora para controlar 
a ligação da integrina com a matriz. A tensão aplicada a uma integrina pode permitir que 
ela se fixe mais fortemente à estrutura intracelular e extracelular, e a perda da tensão pode 
soltá-la, de modo que complexos de sinalização molecular se dissociam nos dois lados da 
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1075
membrana. Desse modo, as integrinas podem servir não somente para transmitir sinais 
moleculares e mecânicos, mas também para transformar um tipo de sinal em outro. 
As integrinas são heterodímeros transmembrana que ligam a 
matriz extracelular ao citoesqueleto
Há diversas integrinas, mas todas elas possuem um plano comum. Uma molécula de inte-
grina é composta de duas subunidades de glicoproteínas transmembrana associadas não 
covalentemente, denominadas a e b. As duas subunidades atravessam a membrana celu-
lar, com uma pequena cauda C-terminal intracelular e um grande domínio extracelular 
N-terminal (Figura 19-55). Os domínios extracelulares se ligam a motivos de sequências 
de aminoácidos específicos nas proteínas da matriz extracelular ou, em alguns casos, nas 
proteínas de superfície de outras células. O sítio de ligação mais bem compreendido para 
as integrinas é a sequência RGD mencionada antes (ver Figura 19-47), que é encontrada 
na fibronectina e em outras proteínas da matriz extracelular. Algumas integrinas se ligam 
à sequência Leu-Asp-Val (LDV) na fibronectina e em outras proteínas. Sequências de liga-
ção da integrina adicionais, ainda pouco definidas, existem nas lamininas e nos colágenos.
Os humanos têm 24 tipos de integrinas, formadas a partir dos produtos de oito 
genes de cadeia b e 18 genes de cadeia a distintos, dimerizados em diferentes combi-
nações. Cada dímero de integrina possui propriedades e funções distintas. Além disso, 
como a mesma molécula de integrina em diferentes tipos celulares pode apresentar dis-
tintas especificidades de ligação a ligantes, parece que fatores adicionais específicos de 
tipos celulares podem interagir com as integrinas para modular sua atividade de ligação. 
A ligação da integrina aos seus ligantes na matriz também é afetada pela concentração 
de Ca21 e Mg21 do meio extracelular, refletindo a presença de domínios de ligação de cá-
tions divalentes nas subunidades a e b. Os tipos de cátions divalentes podem influenciar 
a afinidade e a especificidade da ligação de uma integrina a seus ligantes extracelulares.
A porção intracelular de um dímero de integrina se liga a um complexo de várias 
proteínas diferentes, que juntas formam uma ligação ao citoesqueleto. Com exceção de 
uma entre as 24 variedades de integrinas humanas, sua ligação intracelular é nos fila-
mentos de actina. Essas ligações dependem de proteínas que se reúnem nas curtas cau-
das citoplasmáticas das subunidades de integrina (ver Figura 19-55). Em muitos casos, 
uma grande proteína adaptadora denominada talina é um dos componentes da ligação, 
mas diversas proteínas adicionais também estão envolvidas. Como as junções célula-cé-
lula ligadas por actina formadas pelas caderinas, as junções célula-matriz ligadas pela 
actina formada pelas integrinas podem ser pequenas, imperceptíveis e transitórias, ou 
grandes, proeminentes e duradouras. Exemplos dessas últimas são as adesões focais, que 
Subunidade � da 
integrina ativa
Subunidade � da 
integrina ativa
Proteína da matriz extracelular
Talina
Vinculina
Filamento de actina
Quindlina
CITOSOL
Figura 19-55 Estrutura da subuni-
dade de uma molécula de integrina 
ativa, ligando a matriz extracelular 
ao citoesqueleto de actina. As cabeças 
N-terminais das cadeias de integrina se 
ligam diretamente a uma proteína extra-
celular como a fibronectina, e as caudas 
intracelulares C-terminais da subunidade 
b da integrina se ligam a proteínas adap-
tadoras que interagem com os filamentos 
de actina. A proteína adaptadora mais 
bem conhecida é uma proteína gigante 
denominada talina, que contém uma fita 
de múltiplos domínios para a ligação da 
actina e outras proteínas como a vinculina, 
que ajuda a reforçar e regular a ligação 
aos filamentos de actina. Uma extremida-
de da talina se liga a locais específicos na 
cauda citoplasmática da subunidade b da 
integrina; outras proteínas reguladoras, 
como a quindlina, ligam-sea outro local 
da cauda.
1076 PARTE V As células em seu contexto social
se formam quando os fibroblastos possuem tempo suficiente para estabelecer ligações 
fortes à superfície rígida dos recipientes de cultura, e as junções miotendinosas, que li-
gam as células musculares aos tendões. 
No epitélio, os sítios de ligação célula-matriz mais proeminentes são os hemides-
mossomos, onde um tipo específico de integrina ancora a célula à laminina da lâmina 
basal. Aqui, exclusivamente, a ligação intracelular é aos filamentos intermediários de 
queratina, por meio da proteína adaptadora plectina e BP230 (Figura 19-56).
Defeitos na integrina são responsáveis por muitas doenças 
genéticas
Embora exista uma sobreposição na atividade de diferentes integrinas – por exemplo, 
pelo menos cinco se ligam à laminina –, é a diversidade de função das integrinas que é 
mais marcante. A Tabela 19-3 descreve algumas variedades de integrinas e os problemas 
resultantes quando as cadeias a ou b são defeituosas.
A subunidade b1 forma dímeros com pelo menos 12 subunidades a distintas, sen-
do encontrada em quase todas as células dos vertebrados: a a5b1 é um receptor de fibro-
nectina, e a a6b1 é um receptor de laminina em muitos tipos celulares. Camundongos 
Figura 19-56 Hemidesmossomos. 
(A) As células epiteliais são presas à lâmina 
basal pelos hemidesmossomos, ligando 
os filamentos de queratina do interior da 
célula à laminina do lado de fora da célula. 
(B) Componentes moleculares de um he-
midesmossomo. Uma integrina especiali-
zada (integrina a6b4) atravessa a membra-
na, ligando-se aos filamentos de queratina 
intracelulares por meio de proteínas adap-
tadoras denominadas pectina e BP230 e à 
laminina extracelular. O complexo adesivo 
também contém, em paralelo com a inte-
grina, um membro pouco comum da famí-
lia do colágeno, conhecido como colágeno 
tipo XVII, o qual possui um domínio que 
atravessa a membrana, ligado à sua por-
ção colagenosa extracelular. Defeitos em 
qualquer um desses componentes podem 
dar origem a uma doença que causa bo-
lhas na pele. Uma dessas doenças é o pên-
figo bolhoso, uma distúrbio autoimune no 
qual o sistema imune produz anticorpos 
contra o colágeno XVII ou a BP230. 
Célula 
epitelial
Filamentos de queratina
Hemidesmossomo
Lâmina basal
Queratina
BP230
Plectina
Integrina
(�6�4)
Laminina
Colágeno tipo XVII
Colágeno
(A)
(B)
TABELA 19-3 Alguns tipos de integrinas
Integrina ligante* Distribuição
Fenótipo quando a 
subunidade a é mutada
Fenótipo quando a 
subunidade b é mutada
a5b1 Fibronectina Ubiqua Morte do embrião; defeitos nos 
vasos sanguíneos, somitos e 
crista neural
Morte precoce do embrião (na 
implantação)
a6b1 Laminina Ubiqua Graves bolhas na pele; defeitos 
em outros epitélios também
Morte precoce do embrião (na 
implantação)
a7b1 Laminina Músculo Distrofia muscular; defeitos nas 
junções miotendinosas
Morte precoce do embrião (na 
implantação)
aLb2 (LFA1) Contrarreceptores da 
superfamília de Igs (ICAM1)
Leucócitos Redução no recrutamento dos 
leucócitos
Deficiência na adesão dos 
leucócitos (LAD); resposta 
inflamatória reduzida; infecções 
recorrentes com risco de morte
aIIbb3 Fibrinogênio Plaquetas Sangramento; não agregação 
das plaquetas (doença de 
Glanzmann)
Sangramento; não agregação das 
plaquetas (doença de Glanzmann); 
osteoporose moderada
a6b4 Laminina Hemidesmossomos 
do epitélio
Graves bolhas na pele; defeitos 
em outros epitélios também
Graves bolhas na pele; defeitos em 
outros epitélios também
*Nem todos os ligantes estão listados.
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1077
mutantes que não podem produzir integrina b1 morrem no início do desenvolvimento 
embrionário. Camundongos que não produzem a subunidade a7 (a complementar da 
subunidade b1 muscular) sobrevivem, mas desenvolvem distrofia muscular (assim como 
os camundongos que não produzem o ligante laminina para a integrina a7b1. 
A subunidade b2 forma dímeros com pelo menos quatro tipos da subunidade a, 
sendo expressa exclusivamente na superfície dos leucócitos, onde desempenha uma 
função fundamental capacitando as células para o combate às infecções. As integrinas 
b2 medeiam principalmente interações célula-célula, em vez de célula-matriz, ligando-
-se a ligantes específicos em outra célula, como uma célula endotelial. Os ligantes são 
membros da superfamília de Igs de moléculas de adesão célula-célula. Já descrevemos 
um exemplo antes neste capítulo: uma integrina dessa classe (aLb2, também conhecida 
como LFA1) dos leucócitos permite que eles se liguem firmemente a uma proteína da 
família das Igs, a ICAM1 das células endoteliais vasculares nos locais de infecção (ver 
Figura 19-28B). Pessoas com a doença genética chamada de deficiência da adesão de leu-
cócitos são incapazes de sintetizar subunidades b2. Como consequência, seus leucócitos 
não possuem toda a família de receptores b2 e sofrem repetidas infecções bacterianas. 
As integrinas b3 são encontradas nas plaquetas sanguíneas (bem como em várias 
outras células), e elas ligam várias proteínas de matriz, incluindo o fator de coagulação 
fibrinogênio. As plaquetas interagem com o fibrinogênio para mediar a coagulação nor-
mal, e pessoas com a doença de Glanzmann, que apresentam deficiência genética da 
integrina b3, sofrem de coagulopatia e sangram em excesso.
As integrinas podem mudar de uma conformação ativa para uma 
conformação inativa
Uma célula deslizando em um tecido – um fibroblasto ou um macrófago, por exemplo, 
ou uma célula epitelial migrando sobre a lâmina basal – precisa ser capaz de fazer e des-
fazer ligações com a matriz, e fazer isso rapidamente no caso de ter que se movimentar 
ligeiro. Igualmente, um leucócito circulante precisa ser capaz de ativar e desativar sua 
tendência de se ligar às células endoteliais para sair do vaso sanguíneo nos locais de 
inflamação. Além disso, se uma força é aplicada no local necessário, a ligação e a que-
bra das interações extracelulares em todos esses casos devem estar ligadas à reunião e à 
dissociação rápida das ligações ao citoesqueleto no interior das células. As moléculas de 
integrina que atravessam a membrana e medeiam as ligações não podem simplesmente 
ser objetos passivos e rígidos com porções aderentes nas suas duas extremidades. Elas 
devem ser capazes de alternar de um estado ativo, em que facilmente formam ligações, 
para um estado inativo, quando não são capazes de se ligar.
Estudos estruturais, usando uma combinação de microscopia eletrônica e cristalo-
grafia de raios X, sugerem que as integrinas existem em múltiplas conformações estrutu-
rais que refletem os diferentes estados de atividade (Figura 19-57). No estado inativo, os 
segmentos externos dos dímeros de integrinas são enovelados em uma estrutura com-
pacta que não pode se ligar às proteínas da matriz. Nesta forma, as caudas citoplasmáti-
cas do dímero ficam enganchadas, impedindo sua interação com as proteínas de ligação 
Figura 19-57 As integrinas podem se 
encontrar em dois principais estados 
de atividade. Estrutura de uma molécula 
de integrina inativa (enovelada) e ativa 
(estendida), baseada nos dados de cristalo-
grafia de raios X e outros métodos. 
�
�
INTEGRINA 
INATIVA
INTEGRINA 
ATIVA
Forte ligação 
ao ligante
Forte ligação 
à proteína 
adaptadora
5 nm
1078 PARTE V As células em seu contexto social
ao citoesqueleto. No estado ativo, as duas subunidades da integrina estão liberadas na 
membrana para expor o sítio de ligação intracelular para as proteínas adaptadoras ci-
toplasmáticas, e os domínios externos desenovelam e se estendem, como duas pernas, 
para expor o sítio de alta afinidade de ligação da matriz nas extremidades das subuni-
dades. Assim, a troca do estado inativo para o ativo depende deimportantes alterações 
conformacionais que expõem, simultaneamente, os sítios de ligação internos e externos 
nas extremidades das moléculas de integrinas. As ligações do citoesqueleto interno e da 
matriz externa ocorrem, portanto, acopladas.
A troca entre o estado inativo e ativo é regulada por vários mecanismos que va-
riam, dependendo das necessidades da célula. Em alguns casos, a ativação ocorre por 
um mecanismo de “fora para dentro”: a ligação de uma proteína de matriz externa, como 
a sequência RGD da fibronectina, pode direcionar algumas integrinas a mudar do estado 
inativo de baixa afinidade para o estado ativo de alta afinidade. Como resultado, os sítios 
de ligação da talina e de outras proteínas adaptadoras citoplasmáticas ficam expostos na 
cauda da cadeia b. A ligação dessas proteínas adaptadoras causa a ligação dos filamentos 
de actina à extremidade intracelular da molécula de integrina (ver Figura 19-55). Desse 
modo, quando a integrina segura seu ligante do lado de fora da célula, a célula reage 
prendendo a molécula de integrina ao citoesqueleto, de modo que uma foça pode ser 
aplicada naquele local de ligação celular.
A cadeia de causa e efeito também pode atuar de modo reverso, de “dentro para 
fora”. Esse processo de ativação de “dentro para fora” geralmente depende de sinais regula-
dores intracelulares que estimulam a capacidade da talina e de outras proteínas de intera-
gir com a cadeia b da integrina. A talina compete com a cadeia a da integrina por seu sítio 
de ligação na cauda da cadeia b. Portanto, quando a talina se liga à cadeia b, ela bloqueia a 
ligação a-b, permitindo que as duas pernas da molécula de integrina se distanciem.
A regulação da ativação da integrina de “dentro para fora” é particularmente bem 
compreendida nas plaquetas, onde uma proteína sinalizadora extracelular denominada 
trombina se liga a um receptor associado à proteína G (GPCR) na superfície celular e, 
portanto, ativa uma via de sinalização que leva à ativação da integrina (Figura 19-58). 
É provável que uma via de sinalização similar regule a ativação da integrina em vários 
outros tipos celulares.
Talina ativa
Vinculina
Filamento de actina
GTPGDP
GTPGDP
GTP RIAM
RIAM
RIAM
Talina inativa
Quindlina
Trombina
Receptor da
 trombina
Integrina 
inativa
Integrina 
ativa
Rap1
CITOSOL
Figura 19-58 Ativação das integrinas por sinalização intracelular. Os sinais recebidos de fora da célula 
podem atuar por meio de vários mecanismos intracelulares para estimular a ativação da integrina. Nas plaque-
tas, como apresentado na figura, a proteína sinalizadora extracelular, a trombina, ativa um receptor acoplado à 
proteína G da superfície celular, iniciando uma via de sinalização que leva à ativação da Rap1, um membro da 
família da GTPase monomérica. A Rap1 ativada interage com a proteína RIAM, que, então, recruta a talina para 
a membrana plasmática. Junto com outra proteína denominada quindlina, a talina interage com a cadeia b da 
integrina para desencadear a ativação da integrina. Então, a talina interage com proteínas adaptadoras como a 
vinculina, resultando na formação de uma ligação com a actina (ver Figura 19-55).
A regulação da talina depende, em parte, da interação entre seu domínio flexível C-terminal em forma 
de bastão e seu domínio N-terminal em forma de cabeça que contém o sítio de ligação da integrina. Acredita-
-se que tal interação mantenha a talina em um estado inativo quando livre no citoplasma. Quando a talina é 
recrutada pela RIAM para a membrana plasmática, o domínio em forma de cabeça da talina interage com um 
fosfoinositídeo denominado PI(4,5)P2 (não está apresentado nesta figura, mas ver Figura 15-28), resultando na 
dissociação do domínio em bastão. A talina se desenovela e expõe seus sítios de ligação para a integrina e ou-
tras proteínas.
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1079
As integrinas se agregam para formar adesões fortes
As integrinas, assim como outras moléculas de adesão celular, diferem dos receptores 
de superfície celular para hormônios ou para outras moléculas sinalizadoras solúveis 
extracelulares porque costumam se ligar aos seus ligantes com baixa afinidade e estão 
presentes em concentrações 10 a 100 vezes maiores na superfície celular. O princípio do 
velcro, mencionado antes no contexto da adesão das caderinas (ver Figura 19-6C), tam-
bém atua aqui. Após sua ativação, as integrinas agregam-se para criar uma densa placa 
na qual muitas moléculas de integrina estão ancoradas aos filamentos do citoesqueleto. 
A estrutura proteica resultante pode ser surpreendentemente grande e complexa, como 
observado nas adesões focais realizadas pelos fibroblastos nos frascos de cultura com a 
superfície revestida com fibronectina.
A reunião dos complexos juncionais célula-matriz depende do recrutamento de deze-
nas de diferentes proteínas de sinalização e sustentação. A talina é o principal componente 
de muitos complexos célula-matriz, mas várias outras proteínas também fazem importantes 
contribuições. Estas incluem a cinase ligada à integrina (ILK; do inglês, integrin-linked kina-
se) e suas parceiras de ligação pinch e parvina, que, juntas, formam um complexo trimérico 
que atua como um ponto central organizador em muitas junções. As junções célula-matriz 
também empregam várias proteínas de ligação à actina, como as vinculinas, zixina, VASP e 
a-actinina, para promover a reunião e organização dos filamentos de actina. Outro compo-
nente crítico de muitas junções célula-matriz é a cinase de adesão focal (FAK; do inglês, focal 
adhesion kinase), que interage com múltiplos componentes da junção e desempenha uma 
importante função na sinalização, como descreveremos a seguir.
A ligação à matriz extracelular através das integrinas controla a 
proliferação e a sobrevivência celular
Como outras proteínas de adesão celular transmembrana, as integrinas fazem mais do 
que somente ligação. Elas também ativam vias de sinalização intracelular, permitindo o 
controle de qualquer aspecto do comportamento celular de acordo com a natureza da 
matriz circundante e o estado de ligação da célula a essa matriz.
Muitas células não irão crescer ou proliferar em culturas a não ser que estejam 
ligadas à matriz extracelular, pois os nutrientes e os fatores de crescimento solúveis do 
meio de cultura não são suficientes. Para alguns tipos celulares, incluindo as células 
epiteliais, endoteliais e musculares, até mesmo a sobrevivência celular depende de tal 
ligação. Quando essas células perdem o contato com a matriz extracelular, elas sofrem 
apoptose. Tal dependência de adesão a um substrato para o crescimento, a proliferação e 
a sobrevivência celular é conhecida como dependência de ancoragem, sendo mediada 
principalmente por integrinas e pelos sinais intracelulares por elas gerados. Mutações 
que rompem ou dominam essa forma de controle, permitindo que as células escapem 
da dependência de ancoragem, ocorrem em células cancerosas e desempenham um im-
portante papel no comportamento invasivo. 
Nossa compreensão da dependência de ancoragem é decorrente de estudos de 
células em divisão em recipientes de cultura recobertos com matriz. Para as células de 
tecido conectivo que normalmente são circundadas pela matriz por todos os lados, isso 
é muito diferente de seu ambiente natural. Caminhar por um campo bidimensional é 
diferente de se esgueirar por uma mata tridimensional. Os tipos de contato realizados 
pelas células em um substrato rígido não são similares àqueles, menos conhecidos, que 
elas fazem com uma rede de fibras deformáveis da matriz extracelular, e há diferenças 
substanciais no comportamento celular nesses dois contextos. Apesar disso, é provável 
que os mesmos princípios básicos se apliquem. Tanto in vivo quanto in vitro, os sinais 
intracelulares produzidos nos locais de adesão célula-matrizsão cruciais à proliferação 
e à sobrevivência celular.
As integrinas recrutam proteínas sinalizadoras intracelulares para 
os locais de adesão célula-matriz
Os mecanismos pelos quais as integrinas sinalizam para o interior da célula são com-
plexos, envolvendo várias vias, e integrinas e receptores de sinalização convencionais 
1080 PARTE V As células em seu contexto social
frequentemente influenciam um ao outro e atuam juntos para regular o comportamento 
celular, como já enfatizado. A via das cinases Ras/MAP (ver Figura 15-49), por exemplo, 
pode ser ativada tanto pelos receptores de sinalização convencionais quanto pelas in-
tegrinas, mas as células costumam necessitar dos dois tipos de estímulo dessa via, ao 
mesmo tempo, para receber ativação suficiente para induzir a proliferação celular. As in-
tegrinas e os receptores de sinalização convencionais também cooperam para promover 
a sobrevivência celular (como discutido nos Capítulos 15 e 18).
Uma das maneiras mais bem estudadas da sinalização das integrinas depende de 
uma proteína tirosina-cinase denominada cinase de adesão focal (FAK; do inglês, focal 
adhesion kinase). Em estudos com culturas de células em placas plásticas, as adesões fo-
cais são frequentemente locais proeminentes de fosforilação de tirosinas (Figura 19-59), 
e a FAK é uma das principais proteínas fosforiladas em resíduos de tirosina encontradas 
nesses locais. Quando as integrinas agregam nos contatos célula-matriz, a FAK é recru-
tada para a subunidade b da integrina por proteínas adaptadoras intracelulares como a 
talina ou a paxilina (que se liga a um tipo de subunidade a da integrina). As moléculas 
FAK agregadas fazem a fosforilação umas das outras em tirosinas específicas, criando um 
sítio de encaixe para os membros da família Src de tirosinas-cinase citoplasmáticas. Essas 
cinases fosforilam as FAKs em tirosinas adicionais, criando sítios de encaixe para inúme-
ras proteínas sinalizadoras intracelulares. Desse modo, a sinalização de fora para dentro 
das integrinas, por meio da FAK e das cinases da família Src, é transmitida para a célula do 
mesmo modo que o receptor tirosina-cinase gera sinais (como discutido no Capítulo 15). 
As adesões célula-matriz respondem a forças mecânicas 
Assim como as junções celulares que descrevemos antes, as junções célula-matriz po-
dem detectar e responder às forças mecânicas que atuam sobre elas. Por exemplo, mui-
tas das junções célula-matriz estão conectadas a uma rede de actina que tende a puxar 
as junções para dentro afastando-se da matriz. Quando as células estão ligadas a uma 
matriz rígida que resiste às forças de tração, a junção célula-matriz é capaz de detectar a 
tensão resultante e desencadear a resposta que irá recrutar integrinas adicionais e outras 
proteínas para aumentar a estabilidade da junção para suportar a tensão. A adesão das 
células à matriz relativamente macia produz menos tensão e, portanto, uma resposta 
menos robusta. Esses mecanismos permitem que as células detectem e respondam a 
diferenças na rigidez da matriz extracelular de diferentes tecidos. 
Já vimos que a mecanotransdução nas junções célula-célula baseada em caderi-
nas provavelmente depende de proteínas juncionais que alteram sua estrutura quando a 
junção é estirada pela tensão (ver Figura 19-12). O mesmo é verdadeiro para as junções 
célula-matriz. As longas caudas do domínio C-terminal da talina, por exemplo, incluem 
um grande número de sítios de ligação para a proteína reguladora de actina, a vinculina. 
Muitos desses sítios estão escondidos dentro do domínio das dobras da proteína, mas 
Figura 19-59 Fosforilação das tirosinas 
nas adesões focais. Cultura de fibroblas-
to em um substrato revestido com fibro-
nectina e corada com anticorpo fluores-
cente: os filamentos de actina são corados 
em verde, e as proteínas ativadas que con-
têm fosfotirosina, em vermelho, conferin-
do uma coloração laranja à sobreposição 
dos dois componentes. Os filamentos de 
actina terminam nas adesões focais, onde 
as células aderem ao substrato por meio 
das integrinas. As proteínas contendo 
fosfotirosinas também estão concentradas 
nesses locais, refletindo a ativação local 
da FAK e de outras proteínas-cinase. A 
sinalização gerada nesses locais de adesão 
ajuda a regular a divisão, o crescimento e 
a sobrevivência celular. (Cortesia de Keith 
Burridge.)
10 �m
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1081
são expostos quando esses domínios são desenovelados pelo alongamento da proteína 
(Figura 19-60). A extremidade N-terminal da talina se liga à integrina, e a extremidade 
C-terminal se liga à actina (ver Figura 19-55). Portanto, quando os filamentos de actina 
são puxados pelos motores de miosina dentro da célula, a tensão resultante estira o bas-
tão da talina, expondo os sítios de ligação da vinculina. Então, as moléculas de vinculina 
recrutam e organizam filamentos de actina adicionais. Assim, a tensão aumenta a força 
da junção.
Resumo
As integrinas são os principais receptores de superfície celular usados pelas células animais 
para se ligarem à matriz extracelular. Elas atuam como ligantes transmembrana entre a ma-
triz extracelular e o citoesqueleto. A maioria das integrinas conecta os filamentos de actina, 
enquanto aqueles dos hemidesmossomos ligam os filamentos intermediários. As moléculas 
de integrina são heterodímeros, e a ligação aos ligantes da matriz extracelular ou às proteínas 
ativadoras intracelulares, como a talina, causa uma dramática alteração conformacional 
do estado inativo para o estado ativo. Isso cria um acoplamento alostérico entre a ligação 
da matriz do lado de fora da célula e a ligação do citoesqueleto do lado de dentro da célula, 
permitindo que a integrina transmita sinais nas duas direções através da membrana plas-
mática. Um agrupamento complexo de proteínas organiza-se ao redor das caudas intracelu-
lares das integrinas ativadas, produzindo sinais intracelulares que podem influenciar quase 
todos os aspectos do comportamento celular, desde a proliferação e a sobrevivência, como 
no fenômeno da dependência de ancoragem, até a polaridade celular e a orientação para 
a migração. As junções célula-matriz baseadas nas integrinas também são capazes de me-
canotransdução: elas podem detectar e responder a forças mecânicas que atuam na junção.
A PAREDE CELULAR DAS PLANTAS
A parede celular das plantas é uma matriz extracelular elaborada que circunda cada cé-
lula da planta. Foi a parede celular espessa da cortiça, visível em um microscópio pri-
mitivo, que permitiu que Robert Hooke, em 1663, distinguisse e denominasse as células 
pela primeira vez. As paredes das células vizinhas das plantas são cimentadas para for-
Figura 19-60 A talina é o sensor da 
tensão nas junções célula-matriz. A 
tensão nas junções célula-matriz estimula 
o recrutamento local da vinculina e de 
outras proteínas reguladoras de actina, 
fortalecendo a ligação das junções ao cito-
esqueleto. Os experimentos apresentados 
aqui testaram a hipótese de que a tensão 
é detectada pela proteína adaptadora tali-
na que conecta a integrina aos filamentos 
de actina (ver Figura 19-55). (A) A longa e 
flexível região C-terminal da talina é dividi-
da em uma série de domínios enovelados, 
alguns dos quais contêm sítios de ligação 
à vinculina (linhas verde-escuras) que 
supostamente estão escondidos e, por-
tanto, inacessíveis. Um domínio próximo 
ao N-terminal, por exemplo, é composto 
por um grupo de 12 a-hélices contendo 
cinco sítios de ligação à vinculina. (B) Este 
experimento testou a hipótese de que a 
tensão estica os 12 domínios em hélices, 
expondo os sítios de ligação à vinculina. 
Um fragmento de talina contendo esse 
domínio foi ligado a um aparelho no 
qual o domínio pode ser esticado, como 
representado na figura. O fragmento foi 
marcado na sua extremidade N-terminal 
comuma marcação que se prende na 
superfície de uma lâmina de vidro em um 
microscópio. A extremidade C-terminal do 
fragmento foi ligada a uma pequena esfe-
ra magnética, de modo que o fragmento 
de talina pudesse ser esticado usando um 
pequeno eletrodo magnético. A solução 
ao redor da proteína continha proteínas 
vinculinas marcadas com um fluoróforo. A 
proteína talina foi esticada, e o excesso da 
solução de vinculina foi lavado. O micros-
cópio foi usado para determinar se alguma 
proteína vinculina fluorescente estava 
ligada à proteína talina. Na ausência de 
tensão (acima), a maioria das moléculas de 
talina não se ligou à vinculina. Quando a 
proteína foi esticada (abaixo), duas ou três 
moléculas de vinculinas estavam ligadas 
(somente uma é apresentada na figura 
para simplificar). (Adaptada de A. del Rio 
et al., Science 323:638–641, 2009.) 
TALINA Sítios de ligação à vinculina
N
(A)
(B)
N
C
C
Domínio de 
ligação à 
integrina
Hélices 1 a 12 da talina enoveladas
Hélices 
1 a 12
Domínio de 
ligação 
à actina
Domínio de ligação 
à actina
Marcação adere a porção 
N-terminal à lâmina 
de vidro 
Porção C-terminal ligada 
à esfera magnética
Eletrodo 
magnético
Hélice 12
Força
Vinculina
Quando a talina é esticada (desenovelada), 
a hélice 12 é exposta e pode se ligar à vinculina
1082 PARTE V As células em seu contexto social
mar a planta intacta (Figura 19-61), costumam ser espessas e fortes, sendo mais impor-
tantes e mais rígidas do que a matriz extracelular das células animais. Ao evoluírem as 
paredes relativamente rígidas, que podem ter até alguns micrômetros de espessura, as 
células primitivas das plantas perderam a capacidade de movimento e adotaram uma 
vida sedentária, apresentada por todas as plantas atuais.
A composição da parede celular depende do tipo celular 
Todas as paredes celulares das plantas originam-se das células em divisão, à medida que 
ocorre a formação da placa celular durante a citocinese para criar uma nova separação 
da parede entre as duas células-filhas (discutido no Capítulo 17). As novas células são 
produzidas em regiões especiais denominadas meristemas, sendo pequenas quando 
comparadas com seu tamanho final. Para acomodar o subsequente crescimento celular, 
suas paredes, denominadas paredes celulares primárias, são finas e extensíveis, embo-
ra rígidas. Uma vez que elas param de crescer, a parede celular não precisa mais ser ex-
tensível: algumas vezes, a parede celular primária é mantida sem modificações, porém, 
mais comumente, uma parede celular secundária rígida é produzida pela deposição de 
novas camadas no interior das antigas. Essas novas camadas em geral apresentam uma 
composição que é significativamente diferente daquela da parede primária. O polímero 
adicional mais comum da parede secundária é a lignina, uma rede complexa de com-
postos fenólicos encontrada na parede dos vasos do xilema e nas células fibrosas dos 
tecidos da madeira. 
Embora as paredes celulares das plantas superiores variem em composição e or-
ganização, todas são formadas, como a matriz extracelular das células animais, por um 
princípio estrutural comum a todas as fibras compostas, incluindo a fibra de vidro e o 
concreto reforçado. Um componente fornece a força tensora e o outro, no qual o primei-
ro se encontra embebido, fornece a resistência à compressão. O princípio é o mesmo 
em plantas e animais, mas a química é diferente. Ao contrário da matriz extracelular das 
células animais, que é rica em proteínas e outros polímeros contendo nitrogênio, a pare-
Figura 19-61 Paredes das células vege-
tais. (A) Micrografia eletrônica da ponta 
da raiz de um junco, mostrando o padrão 
organizado de células que resultam de 
uma sequência ordenada de divisões celu-
lares em células com parede celular rígida. 
Neste tecido em crescimento, a parede 
celular ainda está relativamente fina, pa-
recendo como estreitas linhas pretas entre 
as células da micrografia. (B) Corte de uma 
parede celular típica separando duas cé-
lulas vegetais adjacentes. As duas bandas 
transversais escuras correspondem aos 
plasmodesmos distribuídos pela parede 
(ver Figura 19-27). (A, cortesia de C. Busby 
e B. Gunning, Eur. J. Cell Biol. 21:214–
223, 1980. Com permissão de Elsevier; B, 
cortesia de Jeremy Burgess.)
(A)
10 �m
(B)
200 nm
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1083
de celular das plantas é constituída quase inteiramente por polímeros que não contêm 
nitrogênio, incluindo a celulose e a lignina. Para um organismo sedentário que depende 
de CO2, H2O e luz solar, esses dois abundantes biopolímeros representam uma forma 
de baixo custo baseada em carbono de materiais estruturais, ajudando a conservar o 
nitrogênio escasso disponível no solo que em geral limita o crescimento da planta. As-
sim, as árvores, por exemplo, fazem um grande investimento em celulose e lignina que 
compreende grande parte de sua biomassa.
Na parede celular das plantas superiores, as fibras tensoras são formadas por um 
polissacarídeo de celulose, a macromolécula orgânica mais abundante da Terra, forte-
mente ligada em uma rede de glicanos com ligação cruzada. Na parede celular primá-
ria, a matriz na qual a rede de celulose é embebida é composta de pectina, uma rede de 
polissacarídeos altamente hidratada, rica em ácido galacturônico. As paredes celulares 
secundárias contêm componentes adicionais como a lignina, que é dura e ocupa os in-
terstícios entre os outros componentes, tornando a parede rígida e permanente. Todas 
essas moléculas são mantidas juntas por uma combinação de ligações covalentes e não 
covalentes para formar uma estrutura altamente complexa, cuja composição, espessura 
e arquitetura dependem do tipo celular.
A parede celular das plantas possui uma função de sustentação da estrutura da 
planta como um todo, uma função protetora como um cercado ao redor de cada célula e 
uma função de transporte, auxiliando a formar os canais para o movimento dos fluidos 
da planta. Quando as células vegetais se tornam especializadas, elas costumam adotar 
uma forma específica e produzem paredes celulares especialmente adaptadas. Uma 
planta pode ser reconhecida e classificada conforme os diferentes tipos de células. En-
tretanto, concentrar-nos-emos aqui na parede celular primária e arquitetura molecular 
que fundamenta sua notável combinação de força, resistência e plasticidade observada 
nas partes em crescimento de uma planta.
A força tensora da parede celular permite que as células vegetais 
desenvolvam pressão de turgescência 
O ambiente extracelular aquoso da célula vegetal consiste no fluido contido na parede 
celular que circunda a célula. Embora o fluido da parede celular da planta contenha mais 
solutos do que a água na parte externa do ambiente da planta (p. ex., o solo), ele ainda 
é hipotônico em comparação ao interior da célula. Esse desequilíbrio osmótico permite 
que a parede celular desenvolva uma grande pressão hidrostática, ou pressão de tur-
gescência, empurrando a parede celular como a câmara empurra o pneu. A pressão de 
turgêscencia aumenta até o ponto em que a célula atinge o equilíbrio osmótico, com ne-
nhum influxo de água apesar do desequilíbrio de sal. A pressão de turgêscencia gerada 
assim pode atingir 10 ou mais atmosferas, cerca de cinco vezes aquela de um pneu de 
automóvel comum. Essa pressão é vital às plantas porque é a principal força que dirige a 
expansão celular durante o crescimento e fornece grande parte da rigidez mecânica dos 
tecidos vivos das plantas. Compare a folha de uma planta desidratada, por exemplo, com 
a folha túrgida de uma planta bem hidratada. É a força mecânica da parede celular que 
permite que a célula vegetal mantenha essa pressão interna.
A parede celular primária é constituída por microfibrilas de 
celulose entrelaçadas comuma rede de polissacarídeos pectínicos 
A celulose fornece a força tensora à parede celular primária. Cada molécula consiste 
em uma cadeia linear de pelo menos 500 resíduos de glicose covalentemente ligados 
uns aos outros para formar uma estrutura em forma de fita, a qual é estabilizada por 
ligações de hidrogênio intracadeias (Figura 19-62). Além disso, as ligações de hidro-
gênio intermoleculares, entre as moléculas de celulose adjacentes, causam uma forte 
adesão entre as moléculas sobrepostas e dispostas paralelamente, formando feixes de 
cerca de 40 cadeias de celulose, todas com a mesma polaridade. Esses agregados cris-
talinos altamente organizados, com muitos micrômetros de comprimento, são deno-
minados microfibrilas de celulose e possuem uma resistência à tração comparável 
à do aço. Grupos de microfibrilas são arranjados em camadas, ou lamelas, com cada 
CH2OH
O
O
O
OH
OH4
5
1
23
6
CH2OH
O
OH
OH4
3
1
2
5
6
Microfibrila 
da celulose
Molécula da celulose
n
Figura 19-62 Celulose. As moléculas de celu-
lose são longas, não ramificadas e constituídas 
por unidades de glicose com ligações b1,4. 
Cada resíduo de glicose é invertido com relação 
a seu vizinho, e as repetições dissacarídicas 
resultantes ocorrem centenas de vezes em uma 
única molécula de celulose. Cerca de 16 molé-
culas de celulose reúnem-se para formar uma 
forte microfibrila de celulose ligada por ligações 
de hidrogênio.
1084 PARTE V As células em seu contexto social
microfibrila a 20 a 40 nm de distância de sua vizinha e conectada a ela por ligações cru-
zadas das moléculas de glicano unidas por ligações de hidrogênio à superfície das mi-
crofibrilas. A parede celular primária consiste em várias lamelas organizadas em uma 
rede conglomerada (Figura 19-63).
Os glicanos de ligação cruzada são um grupo heterogêneo de polissacarídeos 
ramificados que se ligam fortemente à superfície de cada microfibrila de celulose, auxi-
liando na ligação cruzada das microfibrilas em uma rede complexa. Há muitas classes de 
glicanos, mas todas possuem uma longa cadeia principal linear composta de um tipo de 
açúcar (glicose, xilose ou manose) de onde saem as pequenas cadeias laterais de outros 
açúcares. São as moléculas de açúcar na cadeia principal que formam as ligações de hi-
drogênio com as microfibrilas de celulose. A cadeia principal e as cadeias laterais variam 
de acordo com a espécie da planta e o estágio de desenvolvimento.
Junto com essa rede de microfibrilas de celulose e glicanos de ligação cruzada há 
outra rede de polissacarídeos com ligações cruzadas com base em pectinas (ver Figura 
19-63). As pectinas são um grupo heterogêneo de polissacarídeos ramificados que con-
têm muitas unidades de ácido galacturônico negativamente carregadas. Em função de 
sua carga negativa, as pectinas são altamente hidratadas e associadas a uma nuvem de 
cátions, de maneira semelhante aos glicosaminoglicanos das células animais devido ao 
grande espaço que ocupam (ver Figura 19-33). Quando o Ca21 é adicionado à solução de 
moléculas de pectina, várias ligações cruzadas ocorrem, dando origem a um gel semir-
rígido (é a pectina que é adicionada ao suco de fruta para produzir geleias). Certas pec-
tinas são particularmente abundantes na lamela média, uma região especializada que 
fixa as paredes celulares das células adjacentes (ver Figura 19-63), e as ligações cruzadas 
causadas pelo Ca21 parecem ajudar a manter unidos os componentes da parede celular. 
Embora as pontes covalentes também sejam responsáveis por manterem juntos os com-
ponentes da parede celular, pouco se sabe sobre sua natureza. O controle da separação 
das células da lamela média está relacionado com o processo de amadurecimento do 
tomate e a queda das folhas no outono.
Além das duas redes de polissacarídeos, presentes em todas as paredes celulares 
primárias das plantas, há proteínas que podem contribuir com cerca de 5% da massa 
seca da parede. Muitas dessas proteínas são enzimas responsáveis pela renovação e re-
modelagem da parede, principalmente durante o crescimento. Outra classe de proteínas 
de parede contém grandes quantidades de hidroxiprolina, como no colágeno. Essas pro-
teínas fortalecem a parede e são produzidas em quantidades aumentadas como resposta 
ao ataque por patógenos. Com base na sequência genômica de Arabidopsis, estimou-se 
que mais de 700 genes são necessários para sintetizar, reunir e remodelar a parede celu-
lar da planta. 
Figura 19-63 Modelo em escala de 
uma porção da parede celular primá-
ria, mostrando as duas redes principais 
de polissacarídeos. As camadas de 
microfibrilas de celulose (verde) em arranjo 
ortogonal são entrecruzadas por ligações 
de hidrogênio a uma rede de hemicelulose 
(vermelho). Essa rede é contínua com 
uma rede de polissacarídeos de pectina 
(azul). A rede de celulose e hemicelulose 
fornece força tensora, enquanto a rede de 
pectina resiste à compressão. A celulose, a 
hemicelulose e a pectina estão presentes 
em quantidades equivalentes na parede 
celular primária. A lamela média é rica em 
pectina e fixa as células adjacentes.
Lamela
média
Parede
celular
 primária
Membrana
 plasmática
50 nm
Pectina
Microfibrila 
de celulose
Glicano de ligação cruzada
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1085
A deposição orientada da parece celular controla o crescimento 
da planta
Uma vez que a planta deixou o meristema onde foi gerada, ela pode crescer considera-
velmente, em geral mais de mil vezes o seu volume. Essa expansão determina a forma 
final de cada célula e, como consequência, a forma final da planta. A expansão ocorre 
em resposta à pressão de turgescência, mas é o comportamento da parede celular que 
governa sua extensão e direção. A atividade complexa de remodelagem da parede e a 
deposição de novo material de parede celular são necessárias. Devido à sua estrutura 
cristalina, as microfibrilas de celulose são incapazes de esticar, e isso lhes confere um 
papel fundamental nesse processo. Assim, a elasticidade e a deformação da parede 
celular devem envolver o deslizamento das microfibrilas umas sobre as outras, a se-
paração das microfibrilas, ou ambos. A orientação das microfibrilas nas camadas mais 
internas da parede regula a direção na qual a célula se expande. As células, portanto, 
antecipam sua morfologia futura pelo controle da orientação das microfibrilas que elas 
depositam na parede (Figura 19-64).
Ao contrário da maioria das macromoléculas da matriz, que são produzidas no 
retículo endoplasmático e no Golgi e então secretadas, a celulose é secretada na super-
fície da célula por um complexo de enzimas ligadas à membrana plasmática (celulose 
sintase), que usa como substrato o nucleotídeo de açúcar UDP-glicose fornecido pelo 
citoplasma. Cada complexo enzimático, ou roseta, possui simetria sextavada (ver Figu-
ra 19-65) e contém os produtos proteicos de três genes separados de celulose sintase 
(CESA, do inglês cellulose synthase). Cada proteína CESA é essencial para a produção da 
microfibrila de celulose. Três genes CESA são necessários para a síntese da parede celu-
lar primária e outros três genes para a síntese da parede celular secundária.
À medida em que são sintetizadas, as cadeias nascentes de celulose reúnem-se em 
microfibrilas. Essas são dispostas na superfície extracelular da membrana plasmática, 
formando uma camada, ou lamela, na qual todas as microfibrilas apresentam mais ou 
menos o mesmo alinhamento (ver Figura 19-63). Cada nova lamela forma-se interna-
mente à anterior, de modo que a parede consiste em camadas de lamelas concêntricas, 
sendo a mais velha localizada na porção mais externa. As microfibrilas depositadas mais 
recentemente em células que estão sendo alongadas costumam ser perpendiculares ao 
eixo do alongamento celular, embora a orientaçãodas microfibrilas das lamelas externas 
depositadas anteriormente possa ser diferente (ver Figura 19-64B e C).
200 nm
(A)
(B)
(C)
Pressão de
turgescência
Figura 19-64 As microfibrilas de 
celulose influenciam a direção do 
alongamento celular. (A) A orientação 
das microfibrilas de celulose na parede 
celular primária de uma célula de cenoura 
durante o alongamento é mostrada nesta 
micrografia eletrônica de uma réplica som-
breada de uma parede celular rapidamen-
te congelada e copiada. As microfibrilas 
de celulose estão em disposição paralela, 
orientadas perpendicularmente ao eixo de 
alongamento celular. As microfibrilas são 
interligadas e entrelaçadas por uma rede 
complexa de moléculas da matriz (compa-
re com a Figura 19-63). (B, C) As células 
em (B) e (C) iniciaram com formas idênti-
cas (representadas como cubos), mas com 
diferentes orientações das microfibrilas de 
celulose da parede celular. Apesar de a 
pressão de turgescência ser uniforme em 
todas as direções, o enfraquecimento da 
parede celular provoca o alongamento de 
cada célula perpendicularmente à orien-
tação das microfibrilas, que possuem uma 
força tensora bastante forte. A expansão 
celular ocorre junto com a inserção de ma-
terial para uma nova parede. A forma final 
de um órgão, como um broto, é determi-
nada pela direção na qual suas células se 
expandem. (A, cortesia de Brian Wells e 
Keith Roberts.)
1086 PARTE V As células em seu contexto social
Os microtúbulos orientam a deposição da parede celular
Uma pista importante para o mecanismo que dita a orientação da microfibrila vem de 
observações dos microtúbulos nas células vegetais. Eles são arranjados no citoplasma 
cortical com a mesma orientação das microfibrilas de celulose que estão sempre sendo 
depositadas na parede celular. Esses microtúbulos corticais formam um arranjo corti-
cal próximo à face citoplasmática da membrana plasmática, mantidos ali por proteínas 
ainda não caracterizadas. A orientação congruente do arranjo cortical dos microtúbu-
los (localizados logo abaixo da membrana plasmática) e das microfibrilas de celulose 
(localizadas do lado de fora da membrana) é encontrada em muitos tipos e formas de 
células vegetais, estando presente durante a deposição das paredes primária e secun-
dária, sugerindo uma relação causal.
Tal sugestão pode ser testada tratando-se o tecido de uma planta com uma subs-
tância despolimerizadora de microtúbulos de modo que desfaça todo o sistema de mi-
crotúbulos corticais. Entretanto, as consequências para a deposição subsequente da 
celulose não são tão simples como esperado. O tratamento com a substância não tem 
efeito na produção de novas microfibrilas de celulose e, em alguns casos, a célula pode 
continuar a depositar novas microfibrilas na orientação preexistente. Qualquer mudan-
ça no padrão de microfibrilas, que normalmente ocorrem entre lamelas sucessivas, é 
bloqueada. Parece que uma orientação preexistente das microfibrilas pode ser propa-
gada mesmo na ausência dos microtúbulos, mas qualquer mudança na deposição das 
microfibrilas de celulose requer que os microtúbulos intactos estejam presentes para 
determinar a nova orientação. 
Essas observações são consistentes com o seguinte modelo. As rosetas que sinteti-
zam celulose, embebidas na membrana plasmática, parecem produzir moléculas longas 
de celulose. Conforme a síntese de moléculas de celulose e seu autoagrupamento em 
microfibrilas se inicia, a extremidade distal de cada microfibrila forma ligações cruzadas 
indiretas com a camada prévia do material da parede, orientando a nova microfibrila em 
paralelo com as antigas, à medida que ela se torna integrada na textura da parede. Como 
a microfibrila é dura, a extremidade proximal da roseta precisa se mover durante sua pro-
dução, à medida que deposita o novo material. A roseta se move no plano da membrana, 
no sentido definido pela forma na qual a extremidade mais distante do microfibrilas está 
ancorada na parede existente. Dessa forma, cada camada de microfibrilas tenderia a se 
projetar para fora da membrana, na mesma orientação da camada depositada previa-
mente, com as rosetas seguindo a direção das microfibrilas orientadas preexistentes, fora 
da célula. Entretanto, os microtúbulos orientados dentro da célula podem forçar uma al-
teração na direção em que as rosetas se movem: eles podem criar ligações na membrana 
plasmática que atuam como bancos de um canal para limitar o movimento das rosetas 
(Figura 19-65). Nessa visão, a síntese de celulose pode ocorrer independentemente dos 
microtúbulos, mas ela está limitada espacialmente quando os microtúbulos corticais es-
tão presentes para definir os microdomínios da membrana dentro dos quais o complexo 
enzimático pode se movimentar. 
100 nm
100 nm
(B)
(A)
(C)
Parede celular Microtúbulos
0,1 �m
Microfibrilas de celulose sendo 
integradas na parede preexistente Membrana 
plasmática
Proteína 
conectora
Microtúbulo ligado à 
membrana plasmática
Complexo de 
celulose sintase
CITOSOL
Figura 19-65 Modelo de como a orien-
tação das microfibrilas de celulose 
recém-depositadas pode ser determi-
nada pela orientação dos microtúbulos 
corticais. (A) Os grandes complexos de 
celulose sintase, ou rosetas, são proteínas 
integrais de membrana que sintetizam 
microfibrilas de celulose continuamente 
na face externa da membrana plasmática. 
As extremidades distais das microfibrilas 
rígidas integram-se à textura da parede, e 
seu alongamento na extremidade proximal 
empurra o complexo sintase ao longo do 
plano da membrana. Como a disposição 
cortical dos microtúbulos está conectada 
à membrana plasmática, de forma a res-
tringir o complexo a canais definidos da 
membrana, a orientação dos microtúbu-
los, quando presentes, determina o eixo 
ao longo do qual as novas microfibrilas 
são depositadas. (B, C) Duas eletromicro-
grafias mostrando a associação compacta 
dos microtúbulos corticais à membrana 
plasmática. Uma delas mostra a secção 
transversal dos microtúbulos, e a outra, 
um microtúbulo em secção longitudinal. 
Ambas enfatizam os espaços constantes 
de cerca de 20 nm entre a membrana e o 
microtúbulo. As moléculas responsáveis 
pela conexão ainda não são conhecidas. (B 
e C, cortesia de Andrew Staehelin.)
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1087
Dessa forma, as células vegetais podem mudar a direção de expansão por mudan-
ças súbitas na orientação do feixe de microtúbulos corticais. Como as células vegetais 
não podem se movimentar (limitadas por sua parede), a morfologia da planta multice-
lular depende de um controle coordenado e altamente padronizado de orientação dos 
microtúbulos corticais durante o desenvolvimento. Não se sabe como tal orientação é 
controlada, embora já se tenha demonstrado que o microtúbulos podem se reorientar 
rapidamente em resposta a estímulos extracelulares, incluindo os reguladores do cresci-
mento da planta como as auxinas e o etileno (discutido no Capítulo 15). 
Os microtúbulos não são, entretanto, os únicos elementos do citoesqueleto que 
influenciam a deposição da parede. Filamentos de actina cortical e focal também podem 
direcionar a deposição da nova parede em locais específicos na superfície celular, contri-
buindo para a forma final elaborada de muitas células vegetais diferenciadas. 
Resumo
As células vegetais são cercadas por uma matriz extracelular rígida na forma de parede 
celular, a qual é responsável por muitas das características típicas do estilo de vida vegetal. 
A parede celular é composta de uma rede de microfibrilas de celulose e glicanos de ligação 
cruzada, embebidos em uma matriz de polissacarídeos de pectina. Nas paredes celula-
res secundárias, a lignina pode ser depositada, tornando-as impermeáveis à água, duras 
e fibrosas. Um arranjo cortical de microtúbulos pode determinara orientação da nova 
microfibrila de celulose recém-depositada, a qual, por sua vez, determina a direção da 
expansão celular e, portanto, a forma final da célula e da planta como um todo.
o QuE NÃo SABEMoS
 • Quais são os mecanismos regula-
dores que controlam o rearranjo 
das junções célula-célula no epité-
lio no início do desenvolvimento? 
Qual é o papel das forças mecâni-
cas e de tensão nesses rearranjos?
 • Como as proteínas de matriz ex-
tracelular e os carboidratos in-
fluenciam a localização e a ação 
das moléculas sinalizadoras extra-
celulares ou de seus receptores de 
superfície celular?
 • Como as proteínas adaptadoras 
intracelulares coordenam a ativa-
ção das proteínas integrinas e sua 
interação com os componentes do 
citoesqueleto e suas respostas às 
mudanças nas forças mecânicas 
que atuam nas junções célula-
-matriz?
 • Considerando que as moléculas 
de matriz extracelular possuem a 
capacidade de apresentar arranjos 
ordenados de sinais para as célu-
las, a exata relação espacial entre 
tais sinais poderia transmitir uma 
mensagem além daquela dos pró-
prios sinais individuais?
TESTE SEU CONHECIMENTO
Quais afirmativas estão corretas? Justifique.
19-1 Devido aos numerosos processos intracelulares re-
gulados pelas alterações nas concentrações de Ca21, parece 
provável que as adesões célula-célula dependentes de Ca21 
também sejam reguladas por alterações nas concentrações 
de Ca21.
19-2 As junções compactas desempenham duas funções 
distintas: elas bloqueiam o espaço entre as células, restrin-
gindo o fluxo paracelular, e cercam os domínios da membra-
na plasmática, impedindo a mistura entre as proteínas de 
membrana da porção apical e basolateral.
19-3 A elasticidade da elastina deve-se ao seu alto con-
teúdo de a-hélices, as quais atuam como molas moleculares.
19-4 As integrinas podem converter sinais mecânicos em 
sinais moleculares intracelulares.
Discuta as questões a seguir.
19-5 Comente a seguinte citação de Warren Lewis (1922), 
um dos pioneiros da biologia celular. “Se os vários tipos de 
células perdessem sua capacidade adesiva uns com os ou-
tros e com a matriz extracelular, nossos corpos se desinte-
grariam e desmoronariam como um amontoado de células.”
19-6 As moléculas de adesão celular foram originalmente 
identificadas com o uso de anticorpo contra componentes 
de superfície celular para bloquear a agregação celular. Nes-
te ensaio de bloqueio da adesão, os pesquisadores acharam 
necessário usar fragmentos de anticorpos, cada um com um 
único sítio de ligação (denominados fragmentos Fab), em 
vez de anticorpos IgG intactos, os quais possuem a forma 
de Y com dois sítios de ligação idênticos. Os fragmentos Fab 
foram produzidos pela digestão de anticorpos IgG com pa-
paína, uma protease, para separar os dois sítios de ligação 
(Figura Q19-1). Por que você acha que foi necessário usar os 
fragmentos Fab para bloquear a agregação celular?
Sítios para 
clivagem 
pela 
papaína
PAPAÍNA
Sítios de ligação 
do antígeno
Anticorpo IgG Fragmentos Fab
Figura Q19-1 Produção do fragmento Fab de anticorpos IgG pela digestão 
com papaína.
19-7 A bactéria responsável por intoxicações alimentares 
Clostridium perfringens produz uma toxina que se liga aos 
membros da família das claudinas, as quais são os princi-
pais constituintes das junções compactas. Quando a porção 
C-terminal da toxina se liga a uma claudina, a N-terminal 
1088 PARTE V As células em seu contexto social
pode se inserir na membrana da célula adjacente, forman-
do buracos que matam a célula. A porção da toxina que se 
liga à claudina mostrou ser um valioso reagente para a in-
vestigação das propriedades das junções compactas. As cé-
lulas MDCK são a escolha comum para estudos das junções 
compactas, pois podem formar uma camada epitelial intacta 
com grande resistência transepitelial. As células MDCK ex-
pressam duas claudinas: a claudina-1, que não se liga à toxi-
na, e a claudina-4, que se liga. 
Quando uma camada epitelial intacta de células 
MDCK é incubada com o fragmento C-terminal da toxina, 
a claudina-4 desaparece, tornando-se indetectável após 
24 horas. Na ausência da claudina-4, as células permanecem 
saudáveis, e a camada epitelial permanece intacta. O núme-
ro médio de filamentos nas junções compactas que ligam as 
células também diminui de cerca de 4 para cerca de 2 após 
24 horas, e eles são menos ramificados. Um ensaio funcio-
nal para integridade das junções compactas mostra que a 
resistência transepitelial é reduzida consideravelmente na 
presença da toxina, mas pode ser restaurada com lavagem 
da toxina (Figura Q19-2A). Curiosamente, a toxina produz 
esses efeitos somente quando é adicionada à porção baso-
lateral da camada. Ela não tem efeito quando adicionada à 
superfície apical (Figura Q19-2B).
A. Como os dois filamentos da junção compacta podem 
permanecer mesmo que toda a claudina-4 tenha desapare-
cido?
B. Por que você acha que a toxina age quando adicionada 
à porção basolateral da camada epitelial, mas não à porção 
apical?
168080 24 32 40 48
Horas
(B) APICAL
Lavagem
10.000
8.000
6.000
4.000
2.000
0
16 24 32 40 48
R
es
is
tê
n
ci
a 
el
ét
ri
ca
 
tr
an
se
p
it
el
ia
l (
o
h
m
s 
 c
m
2 )
Horas
(A) BASOLATERAL
Lavagem
– Toxina
+ Toxina
Figura Q19-2 Efeitos da toxina de Clostridium na função de barreira das 
células MDCK. (A) Adição da toxina na porção basolateral da camada epi-
telial. (B) Adição da toxina na porção apical da camada epitelial. Para uma 
dada tensão, uma resistência mais elevada (ohms cm2) fornece menos cor-
rente paracelular. 
19-8 Não é uma tarefa fácil identificar funções particula-
res para os componentes específicos da lâmina basal, pois 
a estrutura como um todo é um material composto com-
plicado com propriedades mecânicas e de sinalização. O 
nidogênio, por exemplo, liga-se de forma cruzada a dois 
componentes centrais da lâmina basal, a laminina-g1 e o 
colágeno tipo IV. Considerando tal função, é surpreendente 
que camundongos nocautes homozigotos para o gene do 
nidogênio-1 sejam saudáveis sem fenótipo anormal. Igual-
mente, camundongos nocautes homozigotos para o gene 
do nidogênio-2 também parecem completamente normais. 
Por outro lado, camundongos com uma mutação definida 
no gene da laminina-g1, que elimina somente o sítio de li-
gação do nidogênio, morrem ao nascimento com defeitos 
graves na formação dos pulmões e dos rins. Acredita-se 
que a porção mutante da cadeia da laminina-g1 não tenha 
outra função a não ser se ligar ao nidogênio e não afeta a 
estrutura da laminina ou sua capacidade de se reunir na 
lâmina basal. Como você explica as observações genéticas 
resumidas na Tabela Q19-1? O que você espera do fenótipo 
de camundongos nocautes homozigotos para os dois genes 
do nidogênio?
19-9 Discuta a seguinte afirmativa: “A lâmina basal das 
fibras musculares atua como um quadro de avisos no qual 
células podem colocar suas mensagens que dirigem a dife-
renciação e a função das células subjacentes.”
19-10 A afinidade das integrinas pelos componentes da 
matriz pode ser modulada por mudanças nos seus domínios 
citoplasmáticos: um processo conhecido como sinaliza-
ção de dentro para fora. Você identificou regiões-chave nos 
domínios citoplasmáticos da integrina aIIbb3 que parecem 
ser necessárias à sinalização de dentro para fora (Figura 
Q19-3). A substituição de uma alanina por D723 na cadeia 
b ou R995 na cadeia a leva a altos níveis de ativação espon-
tânea, sob condições nas quais o tipo normal está inativo. 
Seu orientador sugere que você converta o aspartato da ca-
deia b para uma arginina (D723R) e a arginina da cadeia a 
para um aspartato (R995D). Você compara as três cadeias a 
(R995, R995A e R995D) contra todas astrês cadeias b (D723, 
D723A e D723R). Você observa que todos os pares possuem 
altos níveis de ativação espontânea, exceto D723 versus R995 
(normal) e D723R versus R995D, os quais apresentam baixos 
níveis. Com base nesses resultados, como você acha que a 
integrina aIIbb3 mantém seu estado inativo?
TABELA Q19-1 Fenótipos de camundongos com 
defeitos genéticos nos componentes 
da lâmina basal
Proteína Defeito genético Fenótipo
Nidogênio-1 Nocaute gênico (2/2) Nenhum
Nidogênio-2 Nocaute gênico (2/2) Nenhum
Laminina g-1 Deleção no sítio de ligação 
do nidogênio (1/2)
Nenhum
Laminina g-1 Deleção no sítio de ligação 
do nidogênio (2/2)
Morte ao nascer
1/2 para hetorozigoto, 2/2 para homozigoto.
WKLLITIHDRKEF
WKVGFFKRNRP
COOH
COOH�IIb
Citoplasma
723
995
3�
Espaço 
extracelular
Membrana 
plasmática
Figura Q19-3 Representação esquemática da integrina aIIbb3. Os resíduos 
D723 e R995 estão indicados. (De P.E. Hughes et al., J. Biol. Chem. 
271:6571–6574, 1996. Com permissão de American Society for Biochemis-
try and Molecular Biology.)
CAPíTulo 19 Junções celulares e matriz extracelular 1089
19-11 As cadeias polissacarídicas do glicosaminoglicano 
que são ligadas aos núcleos proteicos para formar os compo-
nentes do proteoglicano do espaço extracelular são altamente 
carregadas negativamente. Como você supõe que essas ca-
deias polissacarídicas negativamente carregadas ajudam a es-
tabelecer um ambiente semelhante a um gel hidratado em tor-
no da célula? Como as propriedades dessas moléculas iriam 
diferir se as cadeias de polissacarídeos não possuíssem cargas?
19-12 Em temperatura corporal, o l-aspartato racemiza 
em d-aspartato a uma taxa apreciável. A maioria das proteí-
nas do organismo possui baixos níveis de d-aspartato, se é 
que ele pode ser detectado. Entretanto, a elastina possui ní-
veis relativamente altos de d-aspartato. Além disso, a quan-
tidade de d-aspartato aumenta na proporção direta com a 
idade da pessoa da qual a amostra foi colhida. Por que você 
acha que a maioria das proteínas tem pouco ou nenhum d-
-aspartato, enquanto a elastina possui níveis de d-aspartato 
que aumentam progressivamente com a idade?
19-13 Seu chefe aparece para jantar! Tudo o que você tem 
é uma alface murcha. Você lembra vagamente que há um 
truque para rejuvenescer uma alface murcha, mas não lem-
bra qual é. Você deve mergulhar a alface em água salgada, 
água da torneira ou água com açúcar, ou talvez apenas colo-
cá-la sob uma luz clara e intensa e esperar que a fotossíntese 
a recupere?
19-14 Uma planta deve ser capaz de responder a altera-
ções na quantidade de água de seu ambiente. Isso é feito 
pelo fluxo de moléculas de água através de canais de água 
denominados aquaporinas. A condutividade hidráulica de 
uma única aquaporina é de 4,4 × 10222 m3 por segundo por 
MPa (megapascal) de pressão. A que isso corresponde em 
termos de moléculas de água por segundo em pressão at-
mosférica? (A pressão atmosférica é 0,1 MPa [1 bar] e a con-
centração da água é 55,5 M.)
REFERÊNCIAS
Gerais
Beckerle M ed. (2002) Cell Adhesion. Oxford: Oxford University Press.
Hynes RO & Yamada KM (eds) (2011) Extracellular Matrix Biology (Cold 
Spring Harbor Perspectives in Biology). Cold Spring Harbor: Cold Spring 
Harbor Laboratory Press.
Junções célula-célula
Brasch J, Harrison OJ, Honig B & Shapiro L (2012) Thinking outside the cell: 
how cadherins drive adhesion. Trends Cell Biol. 22, 299–310.
Gomez GA, McLachlan RW & Yap AS (2011) Productive tension: force-
sensing and homeostasis of cell-cell junctions. Trends Cell Biol. 21, 
499–505.
Goodenough DA & Paul DL (2003) Beyond the gap: functions of unpaired 
connexon channels. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 4, 285–294.
Gumbiner BM (2005) Regulation of cadherin-mediated adhesion in 
morphogenesis. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 6, 622–634.
Harris TJ & Tepass U (2010) Adherens junctions: from molecules to 
morphogenesis. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 11, 502–514.
King N, Hittinger CT & Carroll SB (2003) Evolution of key cell signaling and 
adhesion protein families predates animal origins. Science 301, 361–363.
Leckband DE, le Duc Q, Wang N & de Rooij J (2011) Mechanotransduction at 
cadherin-mediated adhesions. Curr. Opin. Cell Biol. 23, 523–530.
Lecuit T, Lenne PF & Munro E (2011) Force generation, transmission, and integration 
during cell and tissue morphogenesis. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 27, 157–184.
Litjens SH, de Pereda JM & Sonnenberg A (2006) Current insights into the formation 
and breakdown of hemidesmosomes. Trends Cell Biol. 
16, 376–383.
Maule AJ, Benitez-Alfonso Y & Faulkner C (2011) Plasmodesmata—membrane 
tunnels with attitude. Curr. Opin. Plant Biol. 14, 683–690.
McEver RP & Zhu C (2010) Rolling cell adhesion. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 26, 
363–396.
Nakagawa S, Maeda S & Tsukihara T (2010) Structural and functional studies 
of gap junction channels. Curr. Opin. Struct. Biol. 20, 423–430.
Shin K, Fogg VC & Margolis B (2006) Tight junctions and cell polarity. Annu. 
Rev. Cell Dev. Biol. 22, 207–236.
Takeichi M (2007) The cadherin superfamily in neuronal connections and 
interactions. Nat. Rev. Neurosci. 8, 11–20.
Thomason HA, Scothern A, McHarg S & Garrod DR (2010) Desmosomes: 
adhesive strength and signalling in health and disease. Biochem. J. 429, 
419–433.
A matriz extracelular dos animais
Aszodi A, Legate KR, Nakchbandi I & Fassler R (2006) What mouse mutants 
teach us about extracellular matrix function. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 22, 
591–621.
Bulow HE & Hobert O (2006) The molecular diversity of glycosaminoglycans 
shapes animal development. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 22, 375–407.
Couchman JR (2010) Transmembrane signaling proteoglycans. Annu. Rev. 
Cell Dev. Biol. 26, 89–114.
Domogatskaya A, Rodin S & Tryggvason K (2012) Functional diversity of 
laminins. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 28, 523–553.
Hynes RO (2009) The extracellular matrix: not just pretty fibrils. Science 326, 
1216–1219.
Hynes RO & Naba A (2012) Overview of the matrisome—an inventory of 
extracellular matrix constituents and functions. Cold Spring Harb. Perspect. 
Biol. 4, a004903.
Kielty CM, Sherratt MJ & Shuttleworth CA (2002) Elastic fibres. J. Cell Sci. 
115, 2817–2828.
Larsen M, Artym VV, Green JA & Yamada KM (2006) The matrix reorganized: 
extracellular matrix remodeling and integrin signaling. Curr. Opin. Cell Biol. 
18, 463–471.
Lu P, Takai K, Weaver VM & Werb Z (2011) Extracellular matrix degradation 
and remodeling in development and disease. Cold Spring Harb. Perspect. 
Biol. 3, a005058.
Ricard-Blum S (2011) The collagen family. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 
3, a004978.
Sasaki T, Fässler R & Hohenester E (2004) Laminin: the crux of basement 
membrane assembly. J. Cell Biol. 164, 959–963.
Toole BP (2001) Hyaluronan in morphogenesis. Semin. Cell Dev. Biol. 12, 
79–87.
Yurchenco PD (2011) Basement membranes: cell scaffoldings and signaling 
platforms. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 3, a004911.
Junções célula-matriz
Calderwood DA, Campbell ID & Critchley DR (2013) Talins and kindlins: partners in 
integrin-mediated adhesion. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 14, 503–517.
Campbell ID & Humphries MJ (2011) Integrin structure, activation, and interactions. 
Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 3, a004994.
Hoffman BD, Grashoff C & Schwartz MA (2011) Dynamic molecular 
processes mediate cellular mechanotransduction. Nature 475, 316–323.
Hogg N, Patzak I & Willenbrock F (2011) The insider’s guide to leukocyte 
integrin signalling and function. Nat. Rev. Immunol. 11, 416–426.
1090 PARTE V As células em seu contexto social
Kanchanawong P, Shtengel G, Pasapera AM et al. (2010) Nanoscale 
architecture of integrin-based cell adhesions. Nature 468, 580–584.
Luo BH & Springer TA (2006) Integrin structures and conformationalsignaling. Curr. Opin. Cell Biol. 18, 579–586.
Moser M, Legate KR, Zent R & Fässler R (2009) The tail of integrins, talin, and 
kindlins. Science 324, 895–899.
Ross TD, Coon BG, Yun S et al. (2013) Integrins in mechanotransduction. 
Curr. Opin. Cell Biol. 25, 613–618.
Shattil SJ, Kim C & Ginsberg MH (2010) The final steps of integrin activation: 
the end game. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 11, 288–300.
A parede celular das plantas
Albersheim P, Darvill A, Roberts K et al. (2011) Plant Cell Walls: From 
Chemistry to Biology. New York: Garland Science.
Braidwood L, Breuer C & Sugimoto K (2013) My body is a cage: mechanisms 
and modulation of plant cell growth. New Phyto. 210, 388–402.
Keegstra K (2010) Plant cell walls. Plant Physiol. 154, 483–486.
Li S, Lei L, Somerville C et al. (2011) Cellulose synthase interactive protein 
1 (CSI1) links microtubules and cellulose synthase complexes. Proc. Natl. 
Acad. Sci. USA 109, 189–190.
Lloyd C (2011) Dynamic microtubules and the texture of plant cell walls. Int. 
Rev. Cell Mol. Biol. 287, 287–329.
McFarlane HE, Döring A & Perrson S (2014) The cell biology of cellulose 
synthesis. Annu. Rev. Plant Biol. 65, 69–94.
Somerville C (2006) Cellulose synthesis in higher plants. Annu. Rev. Cell Dev. 
Biol. 22, 53–78.
Szymanski DB & Cosgrove DJ (2009) Dynamic Coordination of cytoskeletal 
and cell wall systems during cell wall biogenesis. Curr. Biol. 19, R800–
R811.
Wightman R & Turner SR (2008) The roles of the cytoskeleton during 
cellulose deposition at the secondary cell wall. Plant J. 54, 794–805.
Wolf S, Hématy K & Höfte H (2012) Growth control and cell wall signaling in 
plants. Annu. Rev. Plant Biol. 63, 381–407.