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Estrutura da célula eucariótica• Compartimentos membranosos: Organelas Síntese de proteínas• Cada organela é única e possui uma função. DNA ➜ RNA (transcrição) RNA ➜ Proteínas (tradução) Como as proteínas sintetizadas são distribuídas para seu compartimento correto? • A célula sintetiza milhares de proteínas! Sinal de distribuição• O destino das proteínas sintetizadas no citosol depende de sua sequência de aminoácidos. Se não há sinal ➜ Residem no citosol. Se há sinal ➜ Existem sinais diferentes que direcionam para o núcleo, mitocôndrias, cloroplastos, peroxissomos ou RE. Sinal de distribuição = Peptídeos-sinal São regiões sinalizadoras que encontram-se na própria molécula de proteína. Qual a natureza do peptídeo sinal, e o que distingue de outras sequências sinais? 1. Qual o receptor da sequência sinal?2. Qual a estrutura do canal de translocação que permite que as proteínas sejam transferidas pela bicamada membranar? E ainda, seria esse canal tão estreito a ponto de só atravessar proteínas desenoveladas? Ou ele consegue acomodar proteínas enoveladas? 3. Qual a fonte de energia que faz com que a transferência pela membrana das organelas se dê de forma unidirecional? 4. Ao chegar na proteína de destino, como a proteína pode ser importada? • Transporte mediado: As proteínas se movimentam entre o citosol e o núcleo por meio dos poros nucleares (funcionam como portões seletivos). Transporte transmembrana: Proteínas translocadoras transportam diretamente proteínas entre citosol-organelas. Transporte vesicular: Carregam proteínas a partir do Retículo Endoplasmático. Todos requerem energia! Destino: Núcleo Histonas.- DNA e RNA polimerases.- Proteínas regulatórias.- Proteínas de processamento do RNA.- O núcleo abriga proteínas importantes: Como estas proteínas chegam ao seu destino? Através do poro nuclear! Nucleoporinas = Conjunto de poros da carioteca, formados por proteínas. Complexos de poro nuclear (NPCs) = Apresentam aproximadamente 50 diferentes proteínas. A proteína carga com sinal de localização nuclear (NLS) é reconhecida pelos receptores de importação nuclear (Importinas). - A importina se liga ao NLS e transporta a proteína carga até o poro nuclear (NPC) e, depois, através dele. - A Ran/GTP se liga à importina e faz ela liberar a proteína, retornando ao citosol. Quando a importina se desliga da Ran/GTP este é hidrolisado. - O sinal de exportação nuclear (NES), presente na proteína, é reconhecido por exportinas. - Ran/GTP favorece a formação do complexo exportina-proteína carga. - Transporte citosol/núcleo Apesar de possuírem DNA próprio, importam a maioria de suas proteínas. - A importação de proteínas mitocondriais requer receptores na membrana mais externa e translocons em ambas as membranas. - Destino: Mitocôndrias e cloroplastos Transporte para Matriz Mitocondrial A proteína se liga a um receptor de importação, este interage com o translocon da membrana (Tom 40). A proteína ligada ao receptor é transferida para o translocon, que reconhece o peptídeo-sinal. A proteína atravessa para outro translocon (complexo Tim) da membrana interna, entrando por ele e interagindo com a proteína chaperona hsc70 (mantém a proteína desenovelada). Há a clivagem da sequência sinal de matriz e ocorre o enovelamento total da proteína com o auxílio de chaperoninas da matriz. Julia Braga 2019.1 Núcleo e mitocôndrias quarta-feira, 8 de maio de 2019 22:14 Página 1 de Endereçamento de proteínas (Continuação) Sequências sinal Matriz: sequência N-terminal, similar em diferentes proteínas. Todas começam com Tom40.- Via A e B: A sequência sinal da matriz (n-terminal) é reconhecida pelo receptor de importação (Tom 20/22) da membrana extracelular. - Ambas as vias usam o canal da membrana interna (Tim 23/17). - No entanto, na via A a proteína é translocada horizontalmente para a membrana, enquanto na via B a proteína é redirecionada da matriz para a membrana. - Diferentes sequências sinal - diferentes vias Translocação da proteína através do poro geral de importação Tom40. 1- Translocação horizontal para a membrana. 2- Redirecionamento para a membrana interna. 3- Legenda: As proteínas estão desenoveladas ao entrar. • Possuem uma sequência-sinal, geralmente clivada após a translocação. • Resumindo: As sequência-sinal são necessárias e suficientes para a importação. • O transporte a um sítio específico na organela requer outra sequência-sinal. • Catalase: Catalisa "peroxidação" de moléculas orgânicas (inclusive tóxicas). - β-oxidação (oxida/quebra lipídeo).- Plasmalogênios (precursores de fosfolipídios de mielina). - Destino: Peroxissomos Apresentam pelo menos 50 enzimas diferentes envolvidas em vias bioquímicas. - Ocorrem reações de oxidação que levam à quebra de H2O2. - A enzima catalase decompõe o H2O2 em água e outros compostos orgânicos por oxidação. - Funções dos peroxissomos: Importação de catalase (sequência sinal PTS1 - comum a outras proteínas peroxissomais). - Sequência sinal PTS1 C-terminal se liga ao receptor citosólico Pex5. 1- Pex5 ligada à proteína peroxissomal, interage com Pex14 na membrana do peroxissomo. 2- O conjunto é transferido para um conjunto de proteínas de membrana (Pex10, Pex12 e Pex2). 3- Pex5 se dissocia da proteína de matriz e retorna ao citosol. 4- Transporte para peroxissomos Obs.: A proteína pode ser importada enovelada e a sequência de direcionamento não é removida. Peroxissomos quinta-feira, 9 de maio de 2019 22:35 Página 2 de Endereçamento de proteínas A célula possui Retículo endoplasmático liso e Retículo endoplasmático rugoso. - Destino: Retículo endoplasmático Rugoso: Mais específico em síntese de proteínas (transmembrana). - Liso: Mais específico em síntese de lipídeos. - A importação de proteínas é co- traducional, ou seja, faz síntese/tradução de proteínas enquanto importa ao mesmo tempo. - Função do RE: Sequência sinal de RE.- SRP: Partícula de reconhecimento Sinal (receptor da sequência-sinal). - Receptor SRP (membrana do RE).- Proteína translocadora.- Translocação co-traducional A sequência-sinal é sintetizada pelo ribossomo e se liga à SRP. 1- O SRP leva o complexo de proteína nascente + ribossomo ao receptor SRP na membrana do RE. 2- Essa interação se fortalece ao haver ligação do GTP. 3- A transferência da proteína nascente + ribossomo leva à abertura do translocon, ocorrendo a inserção da sequência sinal no poro central. Há a hidrólise do GTP para GDP. 4- A cadeia polipeptídica cresce e passa do canal translocon para o lúmen do RE, onde a sequência-sinal é clivada pela peptidase sinal e é rapidamente degradada. 5- A cadeia polipeptídica vai sendo traduzida enquanto o ribossomo permanece ligado ao translocon. 6- 7/8- Concluída a tradução, o ribossomo é liberado, o restante da proteína é atraído para o lúmen do RE, o translocon é fechado, e a proteína se enovela. Quando é uma proteína transmembrana, existe um peptídeo-sinal (sequência âncora de parada de transferência - hidrofóbica) que vai parar a transferência dessa proteína e daí ocorre a translocação lateral, ficando parada na membrana e continuando a ser traduzida dessa forma. - Tipos de proteína: I, II, III e IV.- E quando a proteína destinada ao RE for transmembrana? Inserção de proteínas Tipo I A sequência sinal da proteína (complexo ribossomo + cadeia nascente associados ao translocon)é clivada. 1- A cadeia cresce até o surgimento da sequência âncora de parada de transferência. 2- A sequência âncora impede a expansão da cadeia para o lúmen do RE. 3- A sequência âncora move-se lateralmente entre o translocon e fica ancorada na bicamada fosfolipídica. 4- A cadeia se alonga e se aloja no citosol. O ribossomo é liberado. 5- Sequência-sinal no N-terminal Inserção de proteínas Tipo II A sequência-sinal não é clivada.- A cadeia é orientada com a porção N- terminal para o citosol (talvez ocorra devido a cargas positivas no N-terminal adjacente à sequência sinal-âncora). - Parecido com o processo de inserção do Tipo I. - Sequência-sinal não está no N-terminal Apresenta várias sequências de parada.- A proteína "entra e sai" da membrana várias vezes. - Inserção de uma proteína multipasso Obs.: Uma âncora de fosfolipídeo prende algumas proteínas a membrana. Essas proteínas destinadas ao importe pós- traducional são sintetizadas por ribossomos livres e mantidas não- enoveladas por chaperonas citosólicas. - São transportadas para um receptor da membrana. - Controle de qualidade: Chaperonas e outras proteínas do RE. - BiPs reconhecem proteínas enoveladas incorretamente. - Translocação pós-traducional Retículo endoplasmático domingo, 12 de maio de 2019 00:00 Página 3 de Endereçamento de proteínas A proteína é sintetizada e passa pelo translocon. - A proteína corretamente enovelada (pelas chaperonas) é liberada pela vesícula exportadora do RE. - A proteína com erro de enovelamento é reconhecida pelo BiP e transportada de volta para o citosol através de uma proteína retrotranslocadora, onde é degradada por proteases. - Controle de qualidade: As proteínas que não estão enoveladas corretamente, são degradadas no citosol. Obs.: Ubiquitinas - sinalizam a proteína para ser degradada. Ação das bissulfeto isomerases: Quando as ligações de sulfeto estão erradas, a PDI (Protein disulfide isomerase) cataliza a quebra e o rearranjo correto das pontes. As isomerases estão dentro do RE. - Formação de pontes bissulfeto Todas as proteínas glicosiladas recebem o mesmo bloco de carboidrato. - A glicosilação sempre estará voltada para o lúmen RER. - O bloco recebido no RER é modificado no Complexo de Golgi. - Glicosilação Controle de qualidade e glicosilação domingo, 12 de maio de 2019 01:11 Página 4 de Endereçamento de proteínas Como as proteínas sintetizadas no citosol são distribuídas? Citosol → Organelas Citosol → Reticulo endoplasmático → Vesículas Via vesicular Comunicação da célula com o exterior.- A vesícula brota e fusiona com outros compartimentos. - Cisterna: É um compartimento, um complexo membranoso que se comunica entre si (face cis e trans). - Via secretória Proteínas do Complexo de Golgi.- Proteínas da membrana plasmática.- Proteínas secretadas: de matriz, enzimas digestivas, hormônios e neurotransmissores. - Rota constitutiva - se move diretamente para a membrana plasmática, se funde e libera seu conteúdo por exocitose. Lipídeos e proteínas de membrana estão recém-sintetizados. Ex.: Colágeno pelos fibroblastos ou anticorpos por linfócitos B. • Rota regulada - Vesículas Secretórias ficam estocadas dentro da célula e só são liberadas mediante sinal externo. Ex.: Hormônios como ACTH, insulina e glucagon. • Processamento da Glicosilação• Retículo endoplasmático → Complexo de Golgi → Vesículas → Lisossomos ou membrana plasmática/meio extracelular O-glicosilação: Adição de açúcares pequenos. Relacionado ao reconhecimento antigênico (capacidade de deflagrar resposta imune). N-glicosilação: Adição de um precursor de carboidratos. Mais voltado para a proteção estrutural. A glicosilação está inserida voltada para dentro da vesícula (enquanto a poteína integral está para fora) e, quando esta é transportada e fusionada com a membrana plasmática, sua parte de dentro vira para fora na MP, fazendo com que o glicocálix também fique voltado para o meio externo e a proteína integral inserida na membrana e voltada para o meio interno. Obs.: Cis-golgi: importa vesículas Trans-golgi: exporta vesículas E se a proteína for residente de lisossomos? A proteína se liga à manose-6-fosfato quando sai do RER e chega no complexo de golgi, que indica que ela será direcionada para o lisossomo. O M6P se liga a um receptor e forma uma vesícula, que sai do trans-golgi. Com o pH ácido do lisossomo, a ligação da sequência sinal com o receptor se rompe e a proteína é liberada dentro do lisossomo. O receptor volta para o golgi para ser reciclado. - Enzimas dentro dos lisossomos estarão inativas quando o pH não estiver ideal. - Há o brotamento da vesícula no trans-golgi e é direcionada para o lisossomo. Ex.: Proteases. Modela e forma a membrana da vesícula.- Revestimentos: COPI e COPII (coat protein).- A formação desses revestimentos é controlada por GTPases. - Concentra e seleciona o peptído-sinal.- Revestimento das vesículas COP I (Via retrógrada)• Vesículas revestidas Ocorre a reciclagem da vesícula. A sequência KDEL é a que marca a proteína que deve voltar do Aparecelho de Golgi para o RER. COP II• RER ← Cis-golgi Ocorre no transporte do RER para o complexo de Golgi. Por clatrina• RER → Cis-golgi A partir da membrana plasmática e do trans-golgi. Possui ao menos três tipos (especializadas em diferentes passos do transporte). Receptor de carga (recebe as moléculas do meio externo) + Adaptina (interage com o receptor ligado à membrana) + Clatrina (revestimento) + Dinamina (Montagem e destaque da vesícula). Obs.: Dinamina - São GTPases, necessárias para a reciclagem das vesículas e endocitose mediada por receptores. Reconhecimento v-Snares e t-Snares (proteínas que desempenham o papel de gerar especificidade das vesículas). - V-Snares: Está presente na vesícula.- T-Snares: Está presente no destino da vesícula.- Ambas possuem a função de reconhecimento, ancoragem e fusionamento da vesícula no destino. - Células nervosas (vesículas sinápticas).- Alvo de neurotoxinas (tétano e botulismo).- Como as vesículas chegam ao endereço correto? Via secretória e revestimento domingo, 12 de maio de 2019 09:40 Página 5 de Endereçamento de vesículas Via endocítica A célula endocita fluidos do meio externo, os endossomos iniciais formam compartimentos de proteínas que determinam seu destino e, após, podem ser enviados para o lisossomo para serem degradados. Fagocitose: Projeções da membrana que fagocita partículas. (Ex.: Fagocitose para apresentação de antígenos) A importação de colesterol é realizada por endocitose mediada por receptor. - A clatrina ajuda a selecionar o LDL.- O colesterol é transportado para as células sob a forma de um complexo lipoproteico. - Pinocitose: Invaginações da membrana Autofagia: Essencial para o funcionamento da célula. Defeitos lisossomais: Doenças (ex.: doença de Tay-Sachs, acúmulo de glicolipídeos nos neurônios). Os materiais endocitados atravessam o citoplasma e saem por exocitose. (Ex.: Assim que a IgA atravessa as glândulas mamárias e a mãe imuniza o filho). - Transcitose: É um transporte por vesículas, mas não é nem endocitose nem secretório. COP I: Recicla. Clatrina: Seleciona. Via endocítica domingo, 12 de maio de 2019 12:22 Página 6 de Endereçamento de vesículas As células devem estar aderidas umas às outras e à matriz, por meio de proteínas de membranas. • A adesão celular pode ser juncional ou não-juncional. • A âncora intracelularé o citoesqueleto, ligado a proteínas âncora intracelulares que se ligam à proteínas transmembranas de adesão. • Adesão celular Junções bloqueadoras ou ocludentes: Permite que moléculas não penetrem dentro da célula. "Selam" o espaço entre as células. - Junções de ancoramento ou aderentes: Conectam células (e seu citoesqueleto) às células vizinhas ou à matriz extracelular. - Junções comunicantes: Forma comunicação intercelular, permitindo a passagem de sinais elétricos ou químicos de uma célula para outra. - Classificação Funcional das Junções Celulares Selam o ambiente intracelular para que nada transponha o tecido. - Impedem a migração de proteínas transmembrana da zona apical para a basolateral e vice-versa. - Claudinas e ocludinas são proteínas de junção compacta que estabelecem uma barreira que limita o fluxo de moléculas no espaço intercelular. - ZO1 e ZO2: São proteínas que ancoram a claudina e ocludina (transmembranas) no citoesqueleto de actina (Adesão juncional). - Junções oclusivas Formam um cinturão que limita a difusão de água, íons e solutos grandes (resistência elétrica). - Isolam o conteúdo alimentar no lúmen intestinal. - Impedem que o conteúdo tecidual seja disperso. - Célula intestinal: Transporte de nutrientes por dois tipos de proteínas (voltada para o lúmen ou voltada para a superfície basolateral). - O papel das junções compactas ou oclusivas no transporte transcelular As proteínas das junções oclusas (claudinas e ocludinas) interagem com proteínas ZO1 para conectar com várias vias de transdução de sinais envolvidas na regulação das funções dessas junções. - O citoesqueleto é importante para a ancoragem dessas proteínas porque, senão, caso não houvesse este, as proteínas seriam arrancadas. O citoesqueleto provoca uma tensão que funciona como "cabo de força". ❖ A atividade metabólica celular e os sinais intracelulares gerados pelos hormônios e citocinas regulam o lacre de vedação das junções "Amarram" a membrana plasmática ao citoesqueleto. - Acorrentam o citoesqueleto de uma célula ao de outra célula. - Acorrentam a célula à matriz extracelular.- São amplamente distribuídas nos tecidos e suportam estresse mecânico. - Presença de proteínas transmembranas: Caderinas e Integrinas. - Junções de ancoramento Proteínas funcionais Ligação célula-célula: Junção aderente (Caderina). - Ligação célula-matriz: Adesão focal (Integrina). - Sítio de ligação de filamentos de actina Ligação célula-célula: Desmossomo (Caderina). - Célula-matriz: Hemidesmossomo (Integrina).- Sítio de ligação de filamentos intermediários: Junções aderentes ou cinto de adesão - Proteínas de ancoramento com os feixes de actina: Cateninas e vinculinas. - O bloqueio das junções aderentes impedem a formação de junções compactas. - Sem o Ca2+, as caderinas mudam de conformação e são degradadas por enzimas proteolíticas. Possuem forma de botão- Envolvem as caderinas e a queratina.- É constituído por caderinas, placas citoplasmáticas que se liga a filamentos intermediários e queratina. - Sua ausência causa o pênfigo foliáceo vulgar (doença autoimune) - Seu rompimento causa extravasamento de fluidos e bolhas. - Desmossomos Junções oclusivas e de ancoramento domingo, 12 de maio de 2019 17:44 Página 7 de Adesão celular Pênfigo familiar benigno: Indivíduos afetados produzem anticorpos contra suas próprias caderinas dos desmossomos. Esses desmossomos que mantém as células epiteliais unidas, são rompidos. Isso resulta na formação de bolhas. As caderinas possuem papel fundamental no desenvolvimento embrionário e diferenciação celular. Estas possuem o papel de reconhecimento por contato após a migração celular de células que vão se diferenciar. ❖ O tipo e o nível de caderina é critério para a organização das células em cultura. ❖ E-caderina = Caderina epitelial Ligação célula-matriz extracelular- Integrina: Liga-se a proteínas de matriz extracelular, liga-se intracelularmente a proteínas adaptadoras (vinculina, filamina e α-actinina). Se liga indiretamente por filamentos de actina (adesão focal) e filamentos intermediários (hemidesmossomo). - Junções de ancoramento via integrinas Adesão focal: A integrina se conecta a feixes de filamentos de actina. • Hemidesmossomos: A integrina se conecta a filamentos intermediários. • As integrinas são proteínas transmembrana, formando dois heterodímeros (alfa e beta). Elas ligam-se fracamente a matriz, mas em grande número, formam uma ligação do tipo velcro. Por exemplo, integrinas presentes nos fibroblastos ligam-se a colágeno, fibronectina e laminina. A ligação depende de Ca2+. Os hemidesmossomos são semelhantes aos desmossomos, porém ligam a membrana plasmática da célula na lâmina basal adjacente, por meio de filamentos de queratinas ligados à proteína de ancoramento plectina (que forma a "placa"). As integrinas também estão presentes nos hemidesmossomos e se encontram agrupadas. Seus domínios citosólicos estão ligados a filamentos intermediários, enquanto seu domínio extracitosólico está ligado a fibrilas de colágeno tipo IV na lâmina basal. Epidermólise bolhosa: A pele se desprende da lâmina basal. Contato focal: Células capazes de migrar estabelecem com o substrato pontos de adesão chamados contatos focais, onde proteínas transmembrana da família das integrinas se ligam a moléculas da matriz extracelular. ❖ As adesões focais podem ser rapidamente desorganizadas se a célula aderente for estimulada a se mover ou entrar na mitose. ❖ A diferença entre os contatos focais e as outras junções é que, mediante o movimento, o contato focal se desfaz em um ponto da célula e se reorganiza mais na frente. Isso permite a mudança da forma e de posição da célula. Junções do tipo fenda - repleta de proteínas formadoras de canais (conexinas). - O canal (ou conexon) é formado por 6 conexinas. - Há o agrupamento de conexons.- Junções comunicantes Difusão rápida de correntes elétricas.• Sincronização da contração dos músculos cardíacos e dos lisos. • Compartilhamento de íons e metabólitos.• Desenvolvimento similar de células conectadas durante o início da embriogênese. • Funções das junções tipo fenda Obs.: A permeabilidade pode ser regulada e variar devido a diferenças nas conexinas que formam as junções. Os canais tipo fenda não estão sempre abertos, a permeabilidade deles pode ser regulada através da alteração de pH ou concentração de Ca2+ livre no citosol. Células mortas - aumento de Ca2+ - fechamento dos canais Dopamina - redução da comunicação Os canais iônicos costumam ser específicos para determinado íon, enquanto junções tipo fenda deixam passar qualquer íon a favor do gradiente de concentração. 1- Os canais iônicos se abrem e se fecham rapidamente, enquanto conexons permanecem abertos a menos que ocorra um sinal de alerta (como a concentração de Ca2+) que induza o fechamento rápido. 2- Diferença entre um canal iônico e um conexon Junções comunicantes segunda-feira, 13 de maio de 2019 16:43 Página 8 de Adesão celular As selectinas (família de proteínas que se ligam a carboidratos - lectinas)estão presentes em interações célula-célula do sangue, não havendo o envolvimento do citoesqueleto. As selectinas possuem um domínio de lectina, que na presença de Ca2+, se lida a carboidratos específicos da célula. - São adesões mais fracas e rolam sobre a superfície da célula que está ligada.- Rolamento de leucócitos e agregação plaquetária Ex.: O leucócito possui ligantes de selectina (carboidrato específico) em suas células. A selectina da célula adjacente se liga a se carboidrato, formando uma ligação, que permite a rolagem do leucócito. Ocorre a ativação da integrina, ao receptor PAF do leucócito se ligar ao seu ligante. O leucócito se liga à integrina e se adere à célula. Resumo das junções Lâmina basal: Influencia a sobrevivência e proliferação celular, determina a polaridade celular, influencia o metabolismo, organiza proteínas adjacentes à membrana plasmática, induz a diferenciação celular e funciona como estradas para a migração das células. Constituintes da LB: Colágeno tipo IV, proteoglicana percelan e glicoproteínas laminina e entacina. Lâmina basal Adesão não-juncional e resumo segunda-feira, 13 de maio de 2019 18:35 Página 9 de Adesão celular Os tecidos não são apenas constituídos por células, mas também por uma parte substancial preenchida por uma rede de macromoléculas, que constituem a matriz extracelular. Possuem matriz escassa (lâmina basal), porém as células estão fortemente unidas e suportam o estresse mecânico. Esse estresse é transmitido de célula em célula pelos citoesqueletos ancorados. • Tecido epitelial: As células se encontram dispersamente distribuídas, porém a matriz é abundante e suporta o estresse mecânico. • Tecido conjuntivo: Rica em proteínas fibrosas.- Células não-comunicantes, mergulhadas na matriz. - Matriz mesenquimatosa Colágenos fibrosos.- Proteoglicanos.- Elastina.- Fibrilina.- Componentes: Matriz restrita à face basal das células. As proteínas não formam fibras alongadas e sim "redes". - Grande interação célula-célula.- Matriz epitelial (lâmina basal) Laminina (interage com colágenos)- Colágeno tipo IV (começa em um monômero e se liga um a um). - Nidogênio.- Perlecana (proteoglicana).- Componentes: Obs.: A integrina reconhece o colágeno tipo IV e a laminina. Obs2.: Componentes presentes em ambos = Fibronectina, trombospondina e tenascina. Cobertura fina de matriz, que dá suporte ao tecido. - Nesse tecido, as células suportam o estresse mecânico, pelos filamentos do citoesqueleto. - Está presente em todos os epitélios, tubos, envolvendo células musculares, do tecido adiposo e de Schwann. - Lâmina basal Possui 3 cadeias entrelaçadas que interagem com a integrina. - É uma glicoproteína grande.- Estrutura da laminina Colágenos formadores de rede: Colágeno Tipo IV. • A matriz mesenquimatosa é rica em polímeros fibrosos, principalmente colágeno. • Todos os colágenos são ricos em prolina, hidroxiprolina e glicina. Os grupos hidroxila ajudam a estabilizar a estrutura tripla hélice do colágeno (as 3 cadeias polipeptídicas se entrelaçam). • Síntese do procolágeno Ocorre a hidroxilação das prolinas e lisinas no RER e, posteriormente, a glicosilação das hidroxilisinas. Há o entrelaçamento de 3 cadeias dessa, formando a tripla-hélice do procolágeno. Ocorre a secreção dessas cadeias e a clivagem dos peptídeos de registro (orientam a união das 3 cadeias alfa) que se encontram nas extremidades, formando o colágeno. Colágenos formadores de fibrilas: Conferem resistência ao tecido. - Colágenos associados à fibrilas: Ligam fibrilas entre si e a outros componentes da matriz. - Colágenos formadores de rede: Ajudam na adesão e filtração. - Colágenos de ancoragem: Ligam a lâmina basal à matriz conjuntiva. - Estrutura e função das fibras colágenas Escorbuto: Deficiência de vitamina C, o que leva à deficiência na produção de colágeno. A vitamina C é importante na hidroxilação da cadeias polipeptídicas do colágeno. Síndrome de Ehlers-Danlos: Falha na hidroxilação da lisina ou deficiência das enzimas que removem os peptídeos de registro. Há o aumento da elasticidade da pele. Exemplo de utilização do colágeno em periodontia: Regeneração Óssea Guiada (ROG) - Membranas biológicas contendo colágeno. Utilizado em pacientes que têm perda óssea. A membrana separa o tecido mole do tecido ósseo, impedindo a proliferação e migração de células epiteliais que tomariam o espaço do crescimento ósseo. Matriz extracelular segunda-feira, 13 de maio de 2019 19:01 Página 10 de Matriz extracelular Elastina• É a principal proteína estrutural das fibras elásticas, tendões e ligamentos. É altamente hidrofóbica e rica em prolina e glicina. Proteoglicanos• Proteína central ligada à GAGs.- Alta densidade de cargas negativas.- Formam géis em concentrações muito baixas. - Facilita a migração celular, potencializam a ação de algumas proteínas e influenciam na forma e sobrevivência das células. - Os glicosaminoglicanos e proteoglicanos formam uma substância altamente hidratada (tipo um gel), contendo proteínas inseridas. Esse gel resiste a forças de compressão, enquanto as proteínas fibrosas (colágeno) dão ao tecido uma resistência à tensão. Glicosaminoglicanos• São cadeias de polissacarídeos não- ramificados, compostas de dissacarídeos que se repetem, geralmente um dos dissacarídeos é um açúcar aminado e o outro um açúcar derivado de ácido glicurônico. - São carregados negativamente e atraem cátions, que por sua vez atraem água, tornando a matriz hidratada e mais resistente à compressão. - Fibronectinas• É um dímero.- Auxilia na adesão de células à matriz.- Promove a interação com diversas estruturas. - Sequência RGD: Responsável pela interação com a célula (com as integrinas). - É importante para a migração celular.- Degradação da matriz extracelular por proteases Células tumorais podem invadir os vasos sanguíneos, formando tumor em outras partes do corpo (metástase). Porém, é importante saber o local exato que o tumor surgiu, para que seja possível tratar. ➢ A caderina ajuda a fixar a célula tumoral em determinado lugar, o que pode ajudar a evitar o câncer se não tiver nenhum problema. ➢ Página 11 de Matriz extracelular O citoesqueleto pode consistir em: microfilamentos (filamentos de actina), microtúbulos ou filamentos intermediários. Formado por uma proteína chamada monômero de actina. - A actina possui a função de contração.- Há uma molécula de ATP no monômero de actina, pois este atua no processo de formar filamento. - Na molécula de actina, há uma extremidade que cresce mais e outra que cresce menos. - Filamentos de actina Há 3 etapas de formação do filamento: Nucleação, crescimento e equilíbrio. ► Nucleação: 3 proteínas se juntam e formam o trímero (1 monômero de actina, Arp1 e Arp3). O trímero é necessário para formar o filamento de actina. Proteína WASP: Regulador essencial da polimerização da actina. - Início da formação de actina Na membrana plasmática, o fosfolipídeo PIP2 é fosforilado pela quinase e se converte em PIP3. Com isso, a CDC42 passa a reconhecer a PIP3 e formar um complexo na membrana. Nesse momento, a proteína WASP reconhece o complexo e se liga à membrana, mudando de conformação (se abre) e expondo o sítio VCA, que permite que a Arp2, Arp 3 e o monômero de actina se liguem, dando início à polimerização. Os monômeros de actina livres vão se encaixando uns sobre os outros, formando o polímero. - Há uma molécula de ATP encaixada sobre a parte superior do monômero e, quando um monômero se liga à outro, esse ATP vira um ADP, havendo o gasto energético. - É mais fácil o monômero se prender por cima de outro monômero, com a presença da molécula de ATP, porisso existe uma extremidade de maior crescimento. - A célula possui um mecanismo para repôr o gasto de ATP. - Como ocorre a polimerização do filamento de actina? Proteínas que regulam a formação Há proteínas (profilina e timosina) que regulam a formação do filamento de actina. A timosina bloqueia a utilização do monômero de duas formas: se ligando na extremidade do ADP para impedir a reciclagem do monômero ou se encaixando na região do monômero que se ligaria ao ATP adjacente. → A profilina faz papel contrário à tirosina, pois acelera a formação do filamento de actina (acelera o caminho do monômero). → A célula ativa e recruta mais a profilina.→ Drogas que regulam a formação Citocalasina x Faloidina→ A citocalasina é semelhante à timosina, pois se liga aos monômeros, impedindo o crescimento do polímero. → A faloidina inibe a despolarização do filamento de actina, pois se enovela ao seu redor. Com o fluorocromo, é possível haver a visualização. → Organização dos filamentos de actina A fimbrina se liga aos filamentos e organiza a extremidade positiva voltada para a membrana plasmática (arranjo paralelo). → Alfa-actinina: Organiza os filamentos de forma que as cargas se alternem (arranjo antiparalelo). → O arranjo antiparalelo é muito importante, pois auxilia na citocinese. A filamina realiza o arranjo em rede (a célula já possui seus arranjos formados, mudando apenas as conformações). → A gelsolina está livre e se ativa somente com o aumento de cálcio no citoplasma. Ela corta e desfaz o arranjo de um filamento, impedindo seu crescimento se continuar ligado a ele. → A cofilina gera uma torção no filamento, afrouxando as ligações entre os monômeros e fazendo com que se soltem um a um. → Algumas proteínas se ligam aos filamentos para organizá-los. Obs.: Contração muscular: Revisar todo o mecanismo. A ausência de tropomiosina e troponina impedindo a ligação do sítio ativo da actina, gera a contração muscular. Microfilamentos segunda-feira, 13 de maio de 2019 22:24 Página 12 de Citoesqueleto Microtúbulos Tubulinas: São as proteínas que compõem o microtúbulo. ➥ A polimerização da tubulina ocorre a partir de sítios de nucleação do centrossomo. ➥ A γ-tubulina constitui "anéis" que formam sítio de nucleação para o crescimento de um microtúbulo. ➥ Enquanto o microtúbulo tiver GTP cap, ele tende a crescer. Isso confere ao microtúbulo uma estabilização temporária. ➥ Assim como nos microfilamentos, possui uma extremidade de maior crescimento e outra de menor crescimento. Proteínas estabilizadoras: MAP1, MAP2 e TAU. Por ser uma proteína menor, a TAU confere menor distância entra os microtúbulos que as MAP. Os neurônios se adaptaram para ter a proteína TAU, já que ajudam os trilhos a permanecerem retos (maior transporte de neurotransmissores). As proteínas TAU se acumulam formando aglomerados. Proteínas motoras: O microtúbulo é um trilho onde proteínas "andam" transportando vesículas (dineínas e cinesinas). A dineína caminha da membrana (+) para dentro da célula (-). A cinesina caminha do centro da célula (-) para a membrana (+). Obs.: Os "pés" das proteínas têm atividade ATPásica. Para cada passo, as proteínas hidrolisam uma molécula de ATP (alto gasto). Catastrofina (desestabilizadora): Gera uma torção e desmonta o microtúbulo. → Histamina: Impede que a tubulina seja utilizada para formar microtúbulo. → Outras proteínas Colchicinas: Se ligam a tubulinas livres e as impede de formar microtúbulos (como os do fuso mitótico). → Taxol: Se enovela no microtúbulo e impede a sua despolimerização (impede a mitose, pois a separação dos cromossomos depende da despolimerização dos microtúbulos). → Drogas Cílios e flagelos Os microtúbulos estão organizados dentro de cílios e flagelos e, conforme as proteínas vão caminhando sobre os microtúbulos, vão dando o movimento. Síndrome da Kartagener: Perda ou modificação da estrutura da dineína. Ocorre a alteração na organização estrutural dos cílios que revestem o trato respiratório e alteração dos movimentos dos cílios e flagelos nas demais estruturas. Possuem um tamanho médio entre os microfilamentos e microtúbulos. - São as proteínas mais rígidas e duráveis do citoesqueleto. - Os filamentos não são polarizados, sendo a velocidade de crescimento igual nas duas extremidades. - Filamentos intermediários Os monômeros se pareiam formando dímeros e os dímeros se pareiam formando tetrâmeros (mais raro). Regulação da polimerização: A fosforilação dos resíduos de serina regulam o arranjo. Epidermólise bolhosa: Causada por instabilidade dos filamentos intermediários. • Microtúbulos e filamentos intermediários terça-feira, 14 de maio de 2019 00:12 Página 13 de Citoesqueleto
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