10 - Citoesqueleto

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Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● CITOLOGIA 
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CITOESQUELETO 
 
 
O citoesqueleto é uma das principais estruturas da célula. 
É uma rede de filamentos proteicos, que se prolongam pelo 
citoplasma de todas as células eucarióticas. A capacidade das 
células eucarióticas adotarem diversas formas, organizarem os 
vários componentes em seu interior, interagirem mecanicamente 
com o ambiente e realizarem movimentos coordenados são 
dependentes do citoesqueleto. Observe na figura ao lado a 
organização do citoesqueleto. 
 Ao contrario do esqueleto ósseo dos vertebrados, o 
citoesqueleto é uma estrutura altamente dinâmica que se 
reorganiza continuamente sempre que a célula altera a sua 
forma, se divide ou responde ao ambiente. Ele é diretamente 
responsável por movimentos em larga escala, como a migração 
de células sobre uma superfície, a contração das células 
musculares e as alterações no formato celular que ocorrem ao 
longo do desenvolvimento de um embrião. 
 É o citoesqueleto quem fornece a maquinaria para movimentos intracelulares como o transporte de organelas, a 
segregação de cromossomos nas duas células-filha durante a mitose e a separação das células-animais no final da 
divisão celular. Ele controla o posicionamento das organelas e também providencia o transporte que deve ocorrer entre 
elas. 
O citoesqueleto é composto por três tipos de filamentos proteicos: 
 Filamentos intermediários; 
 Microtúbulos; 
 Filamentos de Actina (Microfilamentos). 
 
Cada tipo de filamento apresenta propriedades mecânicas distintas e é formado por subunidades proteicas 
diferentes. Uma família de proteínas fibrosas forma os filamentos intermediários que fornecem resistência mecânica às 
células; a Tubulina é a subunidade dos microtúbulos que impulsionam células móveis, tais como protozoários e 
espermatozoides, e a Actina é a subunidade dos filamentos de Actina que fornece força de movimento para a migração 
dos fibroblastos. 
 
 
PRINCIPAIS FUNÇÕES DO CITOESQUELETO 
 Funciona como um dinâmico andaime fornecendo suporte estrutural que pode determinar a forma da célula e 
resiste às forças que tendem a deformá-la. A forma plana, arredondado de muitas células em cultura, por 
exemplo, depende do arranjo radial dos microtúbulos no citoplasma das células. 
 Serve como um esqueleto interno responsável pelo posicionamento das várias organelas no interior da célula. 
Essa função é particularmente evidente nas células epiteliais polarizadas. 
 Fornece uma rede de conexões que direciona o movimento de materiais e organelas dentro das células. 
Exemplos dessas funções incluem a distribuição de moléculas de RNAm para regiões específicas da célula, o 
movimento de carreadores de membrana do retículo endoplasmático para o complexo de Golgi e o transporte de 
vesículas contendo neurotransmissores ao longo do prolongamento da célula. 
 Funciona como um aparato de força de estímulo que move as células de um lado para outro. Organismos 
unicelulares movem-se, deslizando sobre uma superfície de um substrato sólido ou impulsionando eles mesmos 
através do ambiente aquoso com o auxílio de organelas locomotoras especializadas (cílios e flagelos) que se 
projetam da superfície celular. 
 
 
ESTRUTURA E ORGANIZAÇÃO DOS FILAMENTOS DE ACTINA E MIOSINA 
 
ACTINA 
A principal proteína do citoesqueleto, na maioria das células, é a actina, que, quando polimerizada, forma os 
filamentos de actina – finos e flexíveis, cujas fibras medem aproximadamente 7nm de diâmetro e vários micrômetros de 
comprimento. No interior da célula, os filamentos de actina estão arranjados de maneira extremamente organizada, 
formando feixes ou redes tridimensionais com propriedades de géis semissólidos. Este arranjo e organização dos 
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filamentos de actina, as interligações entre os feixes e as redes, e suas associações com outras estruturas celulares são 
regulados pela ligação com uma variedade de proteínas de associação com a actina, que são componentes importantes 
do citoesqueleto da actina. Os filamentos de actina são particularmente abundantes junto à membrana plasmática, onde 
formam uma rede que é responsável pelo suporte mecânico, que determina a forma celular e possibilita o movimento da 
superfície celular, permitindo a migração de células, a internalização de partículas e a divisão celular. 
 
 1. Arranjo e Desorganização dos filamentos de actina 
Individualmente, as moléculas de actina são proteínas 
globulares com 375 aminoácidos. Cada monômero de actina (actina 
globular G) apresenta sítios de ligação que medeiam as interações 
com dois outros monômeros de actina, de modo que os monômeros 
de actina polimerizam-se para formar os filamentos (actina 
filamentosa F). Cada monômero faz uma rotação ao ponto de 
apresentar uma estrutura hélice de dupla cadeia. Como todos os 
monômeros de actina são orientados na mesma direção, os 
filamentos de actina apresentam polaridades diferentes em suas 
extremidades (denominadas extremidades positivas e negativas), conferindo características distintas para cada uma 
delas. Essa polaridade dos filamentos de actina é importante tanto para o seu arranjo como para a definição do 
movimento da miosina em uma única direção em relação à actina. 
O arranjo dos filamentos de actina é dado por duas fases. A primeira fase, polimerização de actina, consiste na 
formação de pequenos agregados contendo três monômeros de actina. Os filamentos de actina podem crescer, de 
forma de forma reversível, pela adição de monômeros em ambas as extremidades; porém, uma extremidade (a 
extremidade positiva) cresce de 5 a 10 vezes mais rapidamente que a negativa. Os monômeros de actina também se 
ligam ao ATP, que é hidrolisado gerando ADP após o rearranjo do filamento. Embora o ATP não seja necessário para 
que ocorra a polimerização, os monômeros de actina que se ligam ao ATP polimerizam-se mais rapidamente do que 
aqueles que ficaram ligados ao ADP. A ligação e a hidrolise de ATP desempenham um papel importante na regulação 
do arranjo e da dinâmica de formação dos filamentos de actina. 
A actina dissocia-se do ATP com menor facilidade do que a actina ligada ao ADP, o que resulta em uma 
diferença na concentração crítica necessária para a polimerização nas duas extremidades. Essa diferença pode resultar 
em um fenômeno denominado de alongamento, que ilustra a dinâmica do comportamento dos filamentos de actina. Para 
o sistema, como um todo, estar em equilíbrio estável, a 
concentração de monômeros livres de actina precisa ser 
equivalente na concentração crítica necessária para a 
polimerização tanto na extremidade positiva como na negativa 
do filamento de actina. O alongamento necessita de ATP para 
os monômeros de actina ligados ao ATP polimerizem o 
filamento através da extremidade positiva, enquanto os 
monômeros ligados ao ADP dissociam-se da extremidade 
negativa. Embora o papel do alongamento na célula não esteja 
esclarecido, ele pode refletir a dinâmica do arranjo e da 
desorganização dos filamentos de actina, necessários para 
permitir o movimento celular e as alterações de forma. 
 
OBS: Vale destacar que várias drogas utilizadas em biologia celular atuam ligando-se à actina e afetando sua 
polimerização. Por exemplo, a citocalasina liga-se a extremidade positiva do filamento de actina, bloqueando a adição de 
monômeros livres de actina. Este tratamento resulta em mudanças na forma das células, bem como inibe qualquer tipo 
de movimento celular, indicando a polimerização da actina é necessária para estes processos. Outra droga, foloidina, 
liga-se fortemente aos filamentos de actina e previne sua dissociação em moléculas individuais de actina. 
 
No interior da célula, tanto o arranjo como a desorganização dos filamentos de actina são regulados por 
proteínas ligadoras de actina. A renovação dos filamentos de actina é cem vezesmais rápida dentro de uma célula do 
que quando sintetizada in vitro, e esta síntese rápida de actina desempenha um papel importante na variedade de 
movimentos produzidos pelas células. A proteína chave responsável pela desorganização dos filamentos de actina no 
interior das células é a cofilina, que se liga aos filamentos de actina e aumenta a taxa de dissociação dos monômeros de 
actina da extremidade negativa. Além disso, a cofilina pode dividir os filamentos de actina, uma vez que gera mais 
extremidades livres e consequentemente aumenta a desorganização dos filamentos. 
A cofilina, preferencialmente, associa-se às actinas ligadas ao ADP, e assim mantém-se ligada aos monômeros 
de actina após a desorganização dos filamentos e o sequestra na forma ligada ao ADP, prevenindo sua reincorporação 
aos filamentos. No entanto, outra proteína que se liga à actina, a profilina, pode reverter o efeito da cofilina e estimular a 
incorporação dos monômeros de actina aos filamentos. A profilina age estimulando a troca do ADP ligado pelo ATP 
resultando na formação de monômeros de actina associados ao ATP, dissociados da cofilina, tornando-se disponíveis 
para a associação dos filamentos. Outras proteínas (proteínas Arp2/3) podem funcionar como sítios de nucleação para 
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iniciar o arranjo de novos filamentos, ao passo que a cofilina, a 
profilina e as proteínas Arp2/3 podem agir em conjunto para 
promover uma síntese rápida de novos filamentos de actina e 
a remodelagem do citoesqueleto de actina que é necessária 
para uma variedade de movimentos e alterações de forma 
celular. Conforme esperado, as atividades mediadas pela 
cofilina, profilina e pelas proteínas Arp2/3 são controladas por 
uma variedade de mecanismos celulares de sinalização, 
permitindo que a regulação da polimerização da actina ocorra 
em resposta a estímulos do ambiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 2. Organização dos filamentos de actina 
Individualmente os filamentos de actina aparecem geralmente organizados em dois tipos de estruturas, sendo 
denominados feixes de actina e redes de actina, que desempenham papeis diferentes nas células. Nos feixes, os 
filamentos de actina estão estreitamente interligados em agrupamentos paralelos. Nas redes, os filamentos de actina 
perderam as interligações no arranjo ortogonal que gera uma malha tridimensional com propriedades de géis 
semissólidos. A formação dessas estruturas é governada por uma variedade de proteínas que se associam à actina e 
geram os diferentes padrões de interligações dos filamentos de actina. 
Todas as proteínas que se associam à actina contêm, pelos menos, dois domínios de ligação à actina, 
possibilitando que estas interliguem dois filamentos diferentes de actina. As proteínas que ligam às actinas em forma de 
feixes geralmente são proteínas pequenas e rígidas que fazem com que os filamentos fiquem próximos e alinhados entre 
si. 
Contrariamente, as proteínas que organizam os filamentos de actina em redes são geralmente proteínas flexíveis 
que podem interligar filamentos perpendiculares. Estas proteínas que interligam actina parecem ser proteínas 
moduladoras com funções específicas. Em geral, o domínio de ligação à actina da maioria dessas proteínas apresenta 
estrutura similar. Elas são separadas por sequências espaçadoras que variam em comprimento e flexibilidade, e são 
estas diferenças nas sequências espaçadoras que são responsáveis pelas diferentes propriedades de interligação das 
proteínas que se ligam à actina. 
Existem dois tipos de feixes de actina que se distinguem estrutural e funcionalmente, envolvendo diferentes 
proteínas empacotadoras. O primeiro tipo de feixe é composto por filamentos de actina alinhados paralelamente 
próximos uns aos outros, dando suporte às projeções de membrana plasmática, como microvilosidades. Nesses feixes, 
todos os filamentos têm a mesma polaridade com suas extremidades positivas orientadas para a membrana plasmática. 
O segundo tipo de feixe de actina é composto por filamentos com arranjo mais frouxo e são capaz de realizar contração, 
como os feixes de actina dos aneis contráteis que dividem as células em duas após mitose. Esta estrutura mais frouxa 
desses feixes (que são denominados de feixes contráteis) reflete a propriedade de interligação das proteínas de alfa-
actinina. O aumento de espaço entre os filamentos permite que a proteína contrátil miosina interaja com os filamentos 
desses feixes, o que possibilita a contração destes. 
 
 3. Associação dos filamentos de actina com a membrana plasmática 
 Os filamentos de actina estão preferencialmente concentrados nas regiões periféricas da célula, onde formam 
uma rede tridimensional junto à membrana plasmática. Essa rede de filamentos de actina e as proteínas associadas à 
actina (denominadas de córtex celular) determinam a forma celular e estão envolvidas com uma variedade de atividades 
da superfície celular, incluindo o movimento. A associação do citoesqueleto de actina com a membrana plasmática é, 
assim, fundamental para a manutenção da estrutura e função celular. 
 
OBS: A principal vantagem dos glóbulos vermelhos para esses estudos é que eles não contêm núcleos ou organelas 
internas, de maneira que sua membrana plasmática e as proteínas a que estão associadas podem ser facilmente 
isoladas sem contaminação das várias membranas internas, que são abundantes em outros tipos celulares. Além disso, 
os eritrócitos humanos perderam seus outros componentes de citoesqueleto, de tal forma que o citoesqueleto cortical é o 
principal determinante de suas distintas formas de discos bicôncavos. 
 
A proteína principal que provê base estrutural para o citoesqueleto cortical em eritrócitos é a proteína de ligação 
à actina denominada espectrina, que é similar à filamina. A espectrina de eritrócitos é um tetrâmero constituído por duas 
cadeias polipeptídicas, denominadas de alfa e beta. A cadeia beta tem um único domínio de associação com a actina na 
região amino terminal. As cadeias alfa e beta são associadas lateralmente para formar dímeros, que são associados 
cabeça com cabeça para formar um tetrâmero com dois domínios de ligação à actina separados por aproximadamente 
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200 nm. As extremidades do tetrâmero de espectrina associam-se, assim, com o pequeno filamento de actina, 
resultando em uma rede de espectrina-actina quer forma todo o citoesqueleto cortical dos glóbulos vermelhos. A 
principal conexão entre a rede de espectrina-actina e a membrana plasmática é dada por uma proteína chamada de 
anquirina, que se liga tanto à espectrina como aos domínios citoplasmáticos de uma abundante proteína transmembrana 
conhecida como banda 3. Uma ligação adicional entre a rede de espectrina-actina e a membrana plasmática é feita pela 
proteína 4.1, que se liga a junções da espectrina-actina assim como reconhece o domínio citoplasmático da glicoforina 
(outra proteína transmembrana abundante). 
Assim como a espectrina, a distrofina forma um dímero que liga filamentos de actina a proteínas transmembrana 
da membrana plasmática de células musculares. Essas proteínas de membrana, por sua vez, ligam o citoesqueleto à 
matriz extracelular, que desempenha uma importante função na manutenção da estabilidade celular durante a contração 
muscular. 
Ao contrário da superfície uniforme dos glóbulos vermelhos, a maioria das células apresenta regiões 
especializadas de membrana plasmática que fazem contato com as células adjacentes, com componentes teciduais, ou 
com outros substratos. Essas regiões também atuam como sítios de adesão para feixes de filamentos de actina, que 
ancoram o citoesqueleto nestas áreas de contato celular. Esta adesão dos filamentos de actina é particularmente 
evidente em fibroblastos mantidos em cultura de tecidos. Esses fibroblastos cultivados secretam proteínas de matriz 
extracelular e ficam aderidosà superfície do frasco de cultura pela ligação de suas proteínas transmembranas à matriz 
extracelular. Os sítios de adesão são regiões discretas, que funcionam como sítios de adesão para grandes feixes de 
filamentos de actina denominados de fibras de estresse. 
O citoesqueleto de actina é ancorado de forma semelhante às regiões de contato célula-célula denominadas 
junções de adesão. Nas camadas de células epiteliais, essas junções formam uma estrutura semelhante a um cinturão 
(denominado de cinturão de adesão) circundando cada célula, formando uma zona contrátil onde feixes de actina ficam 
ligados à membrana plasmática. A conexão entre células nas junções de adesão é mediada por proteínas 
transmembranas denominadas caderinas. As caderinas formam um complexo com proteínas citoplasmáticas 
denominadas cateninas, as quais se associam com os filamentos de actina. 
 
 
ACTINA, MIOSINA E MOVIMENTO CELULAR 
Os filamentos de actina geralmente estão associados com a miosina, e são responsáveis por uma série de 
movimentos celulares. A miosina é um protótipo de uma molécula motora – que é uma proteína que converte energia 
química em forma de ATP em energia motora, gerando assim força e movimento. 
O tipo de movimentos mais intrigante dessa variedade é a contração muscular, que serviu como modelo para a 
compreensão das interações existentes entre a actina e a miosina, e auxiliou também na compreensão das atividades 
motoras das moléculas de actina. Todavia, as interações entre actina e miosina são responsáveis não somente pela 
contração muscular, mas também por uma variedade de movimentos não-musculares, incluindo divisão celular, de modo 
que essas interações desempenham papel fundamental em termos de biologia celular. 
 
 
 
CONTRAÇÃO MUSCULAR 
Os músculos esqueléticos são assim denominados por estarem em sua grande maioria ancorados a ossos que 
eles movem. Estão sob controle voluntário e podem ser conscientemente comandados pela contração. As células 
musculares esqueléticas são altamente especializadas para a única função de contração. Para compreensão da 
contração muscular e outros movimentos celulares mediados pela actina em nível molecular é necessário compreender 
como se arranjam os elementos contráteis da fibra muscular. 
 Os músculos esqueléticos são feixes de fibras musculares, que são células longas únicas, contendo múltiplos 
núcleos porque cada fibra é o produto da fusão de grande número de mioblastos mononucleados (células pré-
musculares) na embriogênese. 
 As células musculares possuem uma estrutura interna mais organizada que qualquer outra célula do organismo. 
Contém centenas de padrões finos e cilíndricos denominados miofibrilas. Cada miofibrila é constituída de arranjo linear 
repetidos de unidades contráteis, denominado sarcômero. Cada sarcômero exibe bandeamento característico, dando à 
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fibra a aparência estriada. Este bandeamento é resultado de uma parcial sobreposição de dois distintos tipos de 
filamentos, os filamentos fino e grosso. Cada sarcômero se estende de uma linha Z para a próxima linha Z e contém 
várias bandas escuras e zonas claras. 
 Um sarcômero contém um par de bandas I levemente coradas localizadas nas extremidades externas, uma 
banda A mais intensamente corada, localizada entre as bandas I, e uma zona H, levemente corada, localizada no centro 
da banda A. Uma linha M densamente corada está no centro da zona H. As bandas I contêm somente filamentos finos, a 
zona H somente filamentos grossos, e a parte da zona A em ambos os lados da zona H representa a região de 
sobreposição e contêm ambos os tipos de filamento. 
Para compreender o mecanismo de contração muscular é necessária a observação do padrão de bandeamento 
dos sarcômeros em diferentes estágios no processo de contração. A organização do sarcômero com seus respectivos 
bandeamentos é demonstrada nas figuras a seguir: 
 
 
ORGANIZAÇÃO E COMPOSIÇÃO DOS FILAMENTOS FINOS E GROSSOS 
Os filamentos finos além de actina possuem duas outras 
proteínas, tropomiosina e troponina. A tropomiosina é alongada e se 
adapta firmemente no sulco entre as duas cadeias de actina no 
filamento fino. Cada molécula de tropomiosina está associada com sete 
subunidades de actina ao longo do filamento fino. A troponina é um 
complexo proteico globular composto por três subunidades, cada qual 
com distinta importância e função. A Troponina C está ligada ao Ca²+, a 
Troponina I é a inibidora e a Troponina T se liga a tropomiosina. 
 Cada filamento grosso é composto por centenas de moléculas 
de miosina junto com pequenas quantidades de outras proteínas. O tipo 
de miosina encontrada nos músculos (miosina II) é uma proteína grande constituída por duas cadeias idênticas e dois 
pares de cadeias leves. Cada cadeia pesada apresenta uma região globular e uma cadeia longa em alfa hélice. Há uma 
terceira proteína mais abundante da fibra muscular chamada titina. É uma molécula originada na linha M e estende-se 
ao longo do filamento de miosina continuando adiante da banda A e terminando na linha Z. Esta proteína impede que o 
sarcômero colapse durante o estiramento do músculo. Também mantém os filamentos de miosina na posição adequada 
no centro do sarcômero durante a contração muscular. 
 
BASE MOLECULAR DA CONTRAÇÃO 
 Durante a contração, cada cabeça de miosina estende-se para o exterior e liga-se firmemente aos filamentos 
finos, formando ligações cruzadas, vistas entre os dois tipos de filamentos. As cabeças de um único filamento de miosina 
interagem com seis filamentos de actina ao seu redor. Enquanto está ocorrendo a forte ligação com o filamento de 
actina, a cabeça da miosina sofre uma mudança conformacional induzida pela energia liberada por hidrólise do ATP. Um 
pequeno movimento da cabeça é então ampliado aproximadamente 20 vezes pelo movimento oscilatório limitado por 
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pescoço em alfa hélice. O pescoço alongado atua como uma rígida alavanca causando a ancoragem do filamento fino e 
este desliza para o centro do sarcômero. Assim cada filamento fino está em contato com um conjunto de cem ou mais 
cabeças de miosina que se batem sincronicamente uma contra a outra. Consequentemente, o filamento fino sofre 
contínua movimentação durante cada ciclo de contração, encurtando o sarcômero. 
 
ACOPLAMENTO DE EXCITAÇÃO E CONTRAÇÃO 
O impulso gerado em uma célula muscular esquelética é 
propagado para o interior da célula ao longo de tubos 
membranosos chamados túbulos transversais (T). Estes 
terminam próximo ao sistema de membranas citoplasmáticas que 
formam o retículo sarcoplasmático (RS), o qual forma uma capa 
membranosa em torno das miofibrilas. No RS há proteínas Ca²
+
 - 
ATPase cuja função é armazenar altas concentrações de Ca²
+
 e 
transporta-lo para o interior da luz desta organela. A liberação de 
cálcio do retículo sarcoplasmático leva a um aumento da 
concentração de íons Ca²
+ 
no citosol. Assim quando os níveis de 
Ca²
+
 aumentam, esses íons ligam-se a uma das subunidades da 
troponina (troponina C) promovendo uma alteração 
conformacional em outra subunidade da molécula de troponina. O 
movimento da troponina é transmitido à tropomiosina adjacente, a qual se move para o centro do sulco do filamento. 
Essa alteração na posição da tropomiosina expõe o sítio de ligação da miosina na molécula de actina adjacente, 
permitindo que a cabeça da miosina se ligue aos filamentos finos. Cada molécula de troponina controla a posição de 
uma molécula de tropomiosina, a qual controla a capacidade de ligação de sete monômeros de actina no filamento fino. 
Quando a estimulação da fibra nervosa cessa, os canais de Ca²
+
 da membrana do RS se fecham e o ATPase – 
Ca²
+
 remove o excesso de cálcio do citosol. Com a baixa concentração de Ca²
+
 ocorre dissociação dos sítios de ligação 
na troponina, que promove a movimentação dasmoléculas de tropomiosina para a posição de bloqueio da interação 
actina-miosina. 
 
OBS: Resumo dos eventos da contração: 
1. O impulso nervoso estimula a célula muscular esquelética e este é propagado para o interior da célula ao longo 
dos túbulos transversais (T). 
2. O retículo sarcoplasmático (RS) forma uma capa membranosa em torno das miofibrilas 
3. A liberação de cálcio do retículo sarcoplasmático leva a um aumento da concentração de íons Ca²+ no citosol 
4. Com o aumento dos níveis de Ca²+ esses íons ligam-se a uma das subunidades da troponina (troponina C) 
promovendo uma alteração conformacional em outra subunidade da molécula de troponina 
5. O movimento da troponina é transmitido à tropomiosina adjacente, a qual se move para o centro do sulco do 
filamento 
6. Essa alteração na posição da tropomiosina expõe o sítio de ligação da miosina na molécula de actina adjacente, 
permitindo que a cabeça da miosina se ligue aos filamentos finos 
7. Quando a estimulação da fibra nervosa cessa, os canais de Ca²+ da membrana do RS se fecham e a ATPase – 
Ca²+ remove o excesso de cálcio do citosol 
8. Com a baixa concentração de Ca²+ ocorre dissociação dos sítios de ligação na troponina, que promove a 
movimentação das moléculas de tropomiosina para a posição de bloqueio da interação actina-miosina. 
 
 
ARRANJOS CONTRÁTEIS DE ACTINA COM MIOSINA EM CÉLULAS NÃO MUSCULARES 
Os arranjos contráteis de actina com miosina, que se assemelham às fibras musculares porém em escala menor, 
estão também presentes em células não musculares. Assim como no músculo, os arranjos contráteis de filamentos de 
actina estão estruturados por filamentos bipolares de miosina 2, compostos por 15 a 20 moléculas de miosina 2, que 
produzem contração pelo deslizamento relativo entre estes e os filamentos de actina. Os filamentos de actina dos feixes 
contráteis em células não musculares estão associados com a tropomiosina, que facilita sua interação com a miosina 2, 
provavelmente por um processo de competição pelo sítio de ligação na actina com a filamina. 
As fibras de estresse e cinturões de adesão estão relacionadas no envolvimento do citoesqueleto de actina nos 
processos de adesão de células a um substrato e nos contato célula-célula. A contração das fibras de estresse produz 
tensão através da célula, permitindo que esta se arraste sobre o substrato onde está ancorada. A contração dos 
cinturões de adesão altera a forma das camadas de células epiteliais, um processo que é particularmente importante 
durante o desenvolvimento embrionário, quando as camadas de células epiteliais formam estruturas tubulares. 
O exemplo mais típico de contração muscular de actina-miosina em células não musculares, no entanto, é dado 
pela citocinese – que é a divisão da célula em duas após a mitose. Ao final da mitose em células animais existe a 
formação de um anel contrátil composto por filamentos de actina e miosina 2 logo abaixo da membrana plasmática. Este 
se contrai, comprimindo a membrana plasmática de forma obstrutiva e progressiva, firme e centralmente, até dividi-la em 
duas. Vale ressaltar que a largura do anel contrátil mantém-se constante a medida que este contrai-se, imprimindo uma 
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desorganização nos filamentos de actina enquanto a contração acontece. O anel desaparece completamente após a 
divisão celular. 
Em células não musculares e em músculo liso a contração é regulada inicialmente por fosforilação de uma 
cadeia leve de miosina denominada de cadeia leve reguladora. A fosforilação da cadeia leve reguladora nestas células 
tem, pelo menos, dois efeitos: promove o arranjo da miosina em filamentos e aumenta a atividade catalítica da miosina 
impedindo que a contração aconteça. A enzima que catalisa essa fosforilação, cadeia leve de miosina quinase, é 
regulada pela associação com a calmodulina, que é uma proteína que se liga ao Ca
2+
. O aumento de Ca
2+ 
no citosol 
promove a ligação da calmodulina à quinase, resultando na fosforilação da cadeia leve reguladora da miosina. O 
aumento do Ca
2+
 no citosol é então responsável, talvez indiretamente, pela ativação da miosina na musculatura lisa e 
nas células não musculares, assim como no músculo estriado. 
 
 
MIOSINAS NÃO CONVENCIONAIS 
Além da miosina 2, vários outros tipos de miosinas são encontrados em células não musculares. Ao contrário da 
miosina 2, as miosinas “não convencionais” não formam filamentos e por isso não estão envolvidas com contração. Elas 
podem, no entanto, estar envolvidas com uma variedade de outros tipos de movimentos celulares, como o transporte de 
vesículas envolvidas por membranas e organelas através dos filamentos de actina, fagocitose e emissão de 
pseudópodes em amebas. 
Das miosinas não convencionais as mais bem estudadas são membros da família de miosina 1. As proteínas da 
miosina 1 contém um domínio globular que funciona como molécula motora, como a miosina 2. Contudo, os membros da 
família de miosina 1 são moléculas bem menores, pois perderam parte da calda longa, que está presente na miosina 2, 
e não formam dímeros. Todavia, suas caldas podem se ligar a outras estruturas, como vesículas com membranas ou 
organelas. O movimento da miosina 1 através do filamento de actina pode, então, se acompanhado destas estruturas a 
ela associadas. Uma função da miosina 1 é a de formar ligações laterais entre os feixes de actina e a membrana 
plasmática nas microvilosidades intestinais. Nessas estruturas, a atividade motora da miosina 1 pode promover o 
deslocamento da membrana plasmática ao longo dos feixes de actina em direção a ponta da microvilosidade. Funções 
adicionais da miosina 1 podem ser o transporte de vesículas e organelas através dos filamentos de actina, o movimento 
da membrana plasmática durante a fagocitose e a emissão de pseudópodos. 
 
 
DESLIZAMENTO CELULAR 
O deslizamento de células sobre superfícies representa uma forma básica da locomoção celular empregada por 
uma variedade de tipos celulares. Exemplos incluem o movimento de amebas, a invasão de tecidos por células 
sanguíneas em uma região de reação inflamatória, a migração de células envolvidas em um processo de cicatrização e 
a disseminação de células cancerosas durante a metástase de tumores malignos. Tipos semelhantes de movimentos 
são também responsáveis pela fagocitose e pela distensão de processos de células nervosas durante o 
desenvolvimento do sistema nervoso. Todos esses movimentos estão baseados em propriedades dinâmicas de 
citoesqueleto de actina, embora os mecanismos envolvidos ainda não sejam completamente entendidos. 
O deslizamento celular envolve a coordenação cíclica dos movimentos que podem ser subdivididos em três 
estágios. Inicialmente, as projeções, como pseudópodos, lamelipódios ou microespículas, precisam ser emitidas a partir 
da superfície celular. Logo após, estas extensões devem aderir-se ao substrato através do qual a célula está migrando. 
Finalmente, a extremidade posterior da célula precisa destacar-se do substrato e retrair-se para juntar-se ao corpo 
celular. 
Uma variedade de experimentos indica que a emissão da projeção envolve a polimerização e a interligação entre 
filamentos de actina. Por exemplo, a inibição da polimerização da actina bloqueia a formação de projeções a partir da 
superfície celular. A renovação regulada dos filamentos de actina leva a emissão de projeções em processos como 
filopódios e lamelipódios no deslocamento celular, e tanto a cofilina como as proteínas Arp2/3 parecem estar envolvidas 
nestes processos. As miosinas não convencionais podem participar na emissão de projeções de superfície celular: a 
miosina 1 é necessária para a emissão de pseudópodes em amebas e a miosina 4 para emissão de filopódios em 
neurônios. 
Após a emissão de projeções, as regiões de membrana da base da célula precisam aderir ao substrato a fim de 
promover a locomoção celular. Para as células que se movemlentamente como os fibroblastos, adesão envolve a 
formação de um foco de adesão. As células que se movimentam rapidamente, como as amebas ou glóbulos brancos, 
formam regiões de contato mais difusas com o substrato, onde a composição molecular desta interação não é 
conhecida. 
O terceiro estágio do deslocamento de células, que é a retração da parte posterior da célula, é o menos 
conhecido. A adesão do segmento posterior da célula é quebrada, e a região posterior da célula retrai-se em direção ao 
corpo celular. O processo parece necessitar do desenvolvimento de tensão entre as regiões anterior e posterior da 
célula, gerando a força necessária para promover a retração da porção posterior. 
 
 
 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● CITOLOGIA 
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FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS 
Os filamentos intermediários recebem esta denominação por apresentarem diâmetro de aproximadamente 
10nm, valores intermediários entre os filamentos de actina e os microtúbulos. Eles se apresentam como filamentos 
sólidos, de superfície lisa e não ramificada e até agora têm sido identificados com segurança somente nas células 
animais, diferentemente dos filamentos de actina e microtúbulos que estão presentes em todas as células. Os filamentos 
intermediários formam uma rede elaborada no citoplasma das células, estendendo-se em forma de malha desde o 
núcleo até a membrana plasmática. 
Alguns tipos de filamentos intermediários aderem ao envelope nuclear aparentemente servindo como apoio para 
posicionar o núcleo dentro da célula. Além disso, os filamentos intermediários podem associar-se não só como a 
membrana plasmática, mas também com outros elementos do citoesqueleto através de delgadas pontes. Essas pontes 
de ligações consistem em uma proteína grande e alongada denominada plectina, que pode existir em várias isoformas 
diferentes. Cada molécula de plectina se liga a um local diferente do filamento intermediário em uma das extremidades, 
ligando-se ao local de outro filamento intermediário, microtúbulos ou microfilamento na outra extremidade. Essas pontes 
entre filamentos intermediários e os filamentos de actina e microtúbulos parecem fortalecer e estabilizar estas 
associações, conferindo assim um aumento na estabilidade mecânica da célula. 
Enquanto os filamentos de actina e os microtúbulos são polímeros de um único tipo de proteína (actina e tubulina 
respectivamente) os filamentos intermediários são compostos por uma variedade de proteínas que são expressas em 
diferentes tipos celulares. A maioria dessas proteínas encontra-se na forma polimerizada, existindo apenas uma 
pequena quantidade livre no citoplasma. Isso ocorre porque, uma vez sintetizados, os monômeros tendem a se 
polimerizar imediatamente. Portanto, os filamentos intermediários são encontrados sempre na forma estável, diferente 
dos microtúbulos e filamentos de actina, que só se tornam estáveis pela ligação a proteínas estabilizadoras. Os 
filamentos intermediários também diferem dos outros componentes do citoesqueleto por não estarem envolvido 
diretamente com o movimento celular. Estes parecem desempenhar basicamente um papel estrutural, conferindo força 
mecânica às células e aos tecidos. 
O papel mecânico dos filamentos intermediários é decorrente de duas propriedades principais, a alta resistência 
e a estabilidade. A resistência diz respeito a capacidade de resistir a grandes forças de tração sem se romper, enquanto 
a estabilidade é confirmada por meio de experimentos que demonstraram que os filamentos intermediários se mantém 
estáveis após tratamentos drásticos com soluções contendo detergente ou altas concentrações iônicas, condições estas 
capazes de despolimerizar os microtúbulos e os microfilamentos. 
 
PROTEÍNAS DOS FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Mais de 50 proteínas diferentes de filamentos intermediários têm sido 
identificadas e classificadas em seis classes com base na semelhança entre suas 
sequências de aminoácidos. 
As classes I e II constituem os grupos das queratinas, sendo que cada 
tipo é composto por aproximadamente 15 proteínas diferentes, que são expressas 
por células epiteliais. Cada tipo de célula epitelial sintetiza, pelo menos, uma 
queratina do tipo I (ácida) e outra do tipo II (neutra / básica), que co-polimerizam 
para formar o filamento. Algumas queratinas do tipo I e II, denominadas de 
queratinas de alta massa molecular, são utilizadas na formação de anexos 
epidérmicos, como unhas, cabelos, chifres e cascos. Outras queratinas do tipo I e 
II, as queratinas de baixa massa molecular, são abundantes no citoplasma de 
células epiteliais, com diferentes queratinas sendo expressas em vários tipos de 
células diferenciadas. 
Os filamentos de queratina das células epiteliais são firmemente ancorados 
à membrana plasmática através do contato de duas áreas especializadas, os 
desmossomos e os hemidesmossomos. Os desmossomos são junções entre 
Classes de Filamentos Intermediários 
Classe Proteína Local de expressão 
I 
 
II 
 
III 
 
IV 
 
V 
 
VI 
queratinas ácidas 
 
queratinas neutras ou básicas 
 
vimetina, desmina, GFAP e Periferina 
 
neurofilamentos, α-internexina 
 
lâminas 
 
nestina 
Células epiteliais 
 
Células epiteliais 
 
Células de origem mesenquimal 
 
Neurônios 
 
Membrana nuclear de todo tipo celular 
 
Precursores de células neuronais 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● CITOLOGIA 
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células adjacentes, onde o contato célula-célula é mediado por proteínas transmembranas semelhantes às caderinas. 
Na sua porção citoplasmática, os desmossomos são associados por proteínas intracelulares, que formam uma placa 
densa característica onde os filamentos de queratina estão aderidos. Estas adesões são mediadas pelas 
desmoplaquinas, aos quais se ligam aos filamentos e estes a outras estruturas celulares. Os hemidesmossomos são 
junções morfologicamente similares entre células epiteliais e o tecido conjuntivo adjacente, onde os filamentos de 
queratina são associados a membros diferentes da família das plaquinas (Ex: plectina) e são denominadas de integrinas. 
É importante notar que os filamentos de queratina ancoram-se a ambos os lados dos desmossomos, assim como 
servem de ligação mecânica entre células adjacentes em uma camada de células epiteliais, conferindo assim uma 
estabilidade mecânica a todo o tecido. 
Alterações estruturais das queratinas estão associadas a doenças genéticas da pele, um exemplo é a 
epidermólise bolhosa simples (EBS), os portadores dessa patologia desenvolvem lesões de pele por lise celular após 
traumas mínimos. Estudos revelaram que ocorrem mutações nos genes das queratinas que interferem no arranjo normal 
dos filamentos de queratina. Demonstra-se assim, o papel das queratinas na manutenção de resistência de células 
epiteliais a estresses mecânicos. 
As proteínas da classe III incluem a vimentina, que é encontrada em uma variedade de células, como nos 
fibroblastos, nas células de músculo liso e nos glóbulos brancos. O alto grau de insolubilidade da vimentina sugere a sua 
função estrutural no citoplasma. Algumas evidências bioquímicas e morfológicas indicam que os filamentos de vimentina, 
os de queratina estão associados à membrana nuclear e plasmática, mantendo a posição do núcleo e do fuso mitótico, 
durante a vida da célula. Outra proteína do grupo III, a desmina, é especialmente expressa em células musculares, onde 
esta conecta os discos Z de cada elemento contrátil individualmente. Ela desempenha um papel estrutural chave na 
manutenção e no alinhamento das miofibrilas das células musculares, e a ausência desses filamentos intermediários 
tornam as células extremamente frágeis. Uma doença chamada miopatia relacionada com desmina, é causada por 
mutações no gene que codifica a desmina. Pacientes com essa doença sofrem de disfunções como fraqueza da 
musculatura esquelética, arritmias cardíacas e eventual deficiência cardíaca congestiva.Uma terceira proteína do grupo 
III dos filamentos intermediários, a proteína ácida do filamento glial, é expressa especificamente nas células gliais, e 
uma quarta proteína, periferina, é expressa em neurônios e no sistema nervoso periférico. 
As proteínas da classe IV de filamentos intermediários incluem as três proteínas dos neurofilamentos (NF), 
designadas NF-L, NF-M, NF-H, respectivamente para baixo, médio e alto peso molecular. Essas proteínas são os 
componentes principais dos filamentos intermediários de vários tipos de neurônios maduros. Estes são particularmente 
abundantes em axônios de neurônios motores e parecem desempenhar uma função importante na sustentação deste 
processo longo e fino, que pode conter mais de um metro de comprimento. Outra proteína do tipo IV, α-internexina, é 
expressa em neurônios em estágios iniciais do desenvolvimento, antes da expressão das proteínas dos neurofilamentos. 
As proteínas da classe V dos filamentos intermediários são as 
lâminas nucleares, que são encontradas na maioria das células 
eucarióticas. Essas proteínas formam uma trama bidimensional que 
recobre internamente o envoltório nuclear e se prestam à estruturação do 
núcleo, à ancoragem da cromatina e a desintegração / reestruturação do 
núcleo durante a mitose. 
A nestina possui todas as características para ser classificada 
como um filamento intermediário. Entretanto, como há pouca homologia 
com os outros Filamentos intermediários, ela foi integrada em uma nova 
classe de Filamentos intermediários, a classe VI. A nestina é um dos 
maiores filamentos intermediários, com peso molecular entre 210-240 Kd. 
Esta proteína é expressa tanto em estágios iniciais do desenvolvimento de 
neurônios, como em células-tronco do sistema nervoso central. 
 
 
ARRANJO DOS FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS 
 As várias proteínas de filamentos intermediários apresentam uma organização estrutural comum. Todas as 
proteínas apresentam um domínio central com um bastão em α-hélice constituído por aproximadamente 310 
aminoácidos (sendo 350 aminoácidos na lâmina nuclear). Esse domínio central apoia-se em domínios amino e carboxi 
terminais, que variam em tamanho e estrutura secundária nas diferentes proteínas de filamentos intermediários. 
 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● CITOLOGIA 
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As subunidades proteicas de cada classe de 
filamentos intermediários tende a se auto-agregar 
rapidamente, obedecendo a um mesmo padrão de 
polimerização. Dois polipeptídios interagem 
espontaneamente com os seus domínios da α- hélice 
enlaçando-se e gerando uma estrutura de espiral enrolada 
para formar o dímero. Como os dois polipeptídios se alinham 
paralelamente um com o outro na mesma direção, os 
dímeros são polarizados, com uma terminação definida por 
uma porção C -terminal de polipeptídios e na posição oposta, 
N- terminal. Dois dímeros então se associam em uma forma 
antiparalela para formar tetrâmeros. Estes associados com 
um outro, ambos lateralmente e nas terminações, formam 
uma estrutura intermediária pouco descrita que se polimeriza 
ao filamento final. Devido à associação antiparalela entre 
os dímeros para formar os tetrâmeros, não há polaridade nos 
filamentos intermediários, esta é outra característica que 
distingue os filamentos intermediários dos outros elementos 
do citoesqueleto. 
Dependendo do tipo de filamento intermediário, 
dímero pode ser composto por monômeros idênticos 
(homodímeros) ou não (heterodímeros). Por exemplo, os 
filamentos de queratina estão sempre arranjados como um heterodímero composto pela combinação de polipeptídeos do 
tipo I e tipo II. Contrariamente, as proteínas do tipo III pode arranjar-se em filamentos compostos por um único 
polipeptídeo (como a vimentina), ou composto por duas proteínas diferentes do tipo III (como o arranjo da vimentina com 
a desmina). 
Os filamentos intermediários são geralmente mais estáveis que os filamentos de actina ou microtúbulos. No 
entanto, as proteínas dos filamentos intermediários são frequentemente modificadas por fosforilações, que podem 
regular seu arranjo e desorganização dentro da célula. O exemplo mais claro dentro da célula é a fosforilação das 
lâminas nucleares, que provoca a desorganização das laminas nucleares e o desaparecimento do envelope nuclear 
durante a mitose. 
 
 
MICROTÚBULOS 
Os microtúbulos são constituídos por cilindros ocos aproximadamente de 25 
nm de diâmetros. Como os filamentos de actina, os microtúbulos são estruturas 
dinâmicas que estão em constante processo de arranjo e desorganização dentro das 
células. Eles agem definindo a forma celular e estão envolvidos com uma variedade 
de movimentos celulares, incluindo algumas formas de locomoção, o transporte 
intracelular de organelas e a separação dos cromossomos durante a mitose. 
 
ESTRUTURA, ORGANIZAÇÃO E COMPOSIÇÃO 
Os microtúbulos são compostos por um único tipo de proteína globular 
chamada de tubulina. A tubulina é um dímero constituído por dois polipeptídeos 
intimamente relacionados, a α tubulina e a β tubulina que são codificadas por 
pequenas famílias de genes semelhantes entre si. Além disso, um terceiro tipo de 
tubulina (γ tubulina) localiza-se especificamente no centrossomo onde desempenha 
uma função crítica na iniciação dos arranjos dos microtúbulos. O dímero de tubulina 
polimeriza-se para formar os microtúbulos que geralmente são constituídos por 13 
protofilamentos lineares organizados em torno do centro do orifício do túbulo. 
Os protofilamentos são compostos por dímeros de tubulina da cabeça até a cauda estão arranjados em paralelo. 
Consequentemente, os microtúbulos são estruturas polares com duas extremidades distintas uma de crescimento 
rápido, que é a extremidade positiva, e a extremidade de crescimento lento, que é a negativa. 
 
PROTEÍNAS ASSOCIADAS AO MICROTÚBULO 
Embora os microtúbulos possam polimerizar in vitro a partir de tubulinas purificadas, 
aqueles obtidos de células típicas contêm proteínas adicionais, chamadas Proteínas 
Associadas ao Microtúbulos (MAP). A maioria das MAPs que foram identificadas são 
encontradas somente no tecido cerebral mas uma dessas proteínas chamada MAP4, tem uma 
ampla distribuição em células não neuronais. As MAPs caracteristicamente tem um domínio 
que se liga ao lado de um microtúbulo e outro domínio que se estende do lado externo como 
um filamento a partir da superfície do microtúbulo. Algumas MAPs aumentam a estabilidade 
Arlindo Ugulino Netto ● MEDRESUMOS 2016 ● CITOLOGIA 
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dos microtúbulos, alteram sua rigidez ou influenciam seu grau de organização, sua atividade é controlada primariamente 
pela adição e remoção de grupos fosfatos a partir de resíduos de aminoácidos particulares por proteinoquinases e 
fosfatases. 
Um nível anormal e alto de fosforilação de uma particular MAP chamada tau, foi envolvido no desenvolvimento 
de graves doenças neurodegenerativas. As células do encéfalo de pessoas com essa doença contêm estranhos 
filamentos entrelaçados (chamados entrelaçados neurofibrilares) consistindo em moléculas tau que são excessivamente 
fosforiladas e incapazes de se ligar aos microtúbulos. Os filamentos neurofibrilares contribuem para a morte das células 
nervosas. Indivíduos com uma dessas doenças, um tipo de demência chamada FTDP 17, carregam mutação no gene 
tau, indicando que alterações na proteína tau são a causa primaria desse distúrbio. 
 
INSTABILIDADE DINÂMICA 
O dímero de tubulina pode despolimerizar-se assim como polimerizar-se, e os microtúbulos podem sintetizar 
ciclos rápidos de arranjo e despolarização. Tanto a α tubulina como a β tubulina ligam-se a GTP, que funciona 
promovendo a regulação da despolimerização. Particularmente a GTP liga-se a β tubulina e é hidrolisada durante, ou 
logo após a polimerização. Essa hidrolise da GTP enfraquece a afinidade da ligação da tubulina as moléculas 
adjacentes, favorecendo assim a despolimerização e resultando no comportamento dinâmico dos microtúbulos.Os 
microtúbulos realizam alongamento, um processo dinâmico no qual moléculas de tubulina ligadas a GDP são 
continuamente desligadas da extremidade negativa e as ligadas a GTP são adicionadas a extremidade positiva do 
mesmo microtúbulo. Nos microtúbulos a hidrolise da GTP também resulta em um processo denominado instabilidade 
dinâmica, onde os microtúbulos individualmente alternam ciclos de crescimento e encolhimento. Estes são determinados 
pela relação da taxa de adição de tubulinas em relação a taxa de hidrolise da GTP. A medida que novas moléculas de 
tubulina ligada a GTP são adicionadas mais rapidamente do que a GTP é hidrolisada os microtúbulos retém um cap de 
GTP em sua extremidade positiva, e os microtúbulos crescem continuamente. No entanto, se a taxa de polimerização 
diminui, a GTP ligada a tubulina na extremidade positiva do microtúbulos será hidrolisada gerando GDP. Se isso 
acontecer, as moléculas de tubulina ligadas a GDP vão dissociar-se, resultando na rápida despolimerização e na 
retração do microtúbulo. 
Considera-se também que os microtúbulos tem uma função na manutenção da organização interna das células. 
O tratamento de células com drogas que rompem microtúbulos pode afetar seriamente a posição de organelas 
membranosas, particularmente o Complexo de Golgi. O tratamento das células com nocodazol ou colchicina pode 
dispersar os elementos de Golgi para regiões periféricas da célula. Quando a droga é removida os microtúbulos são 
agregados e as membranas de Golgi retornam a sua posição normal no interior da célula. Estas substâncias também 
bloqueiam a mitose e drogas semelhantes são utilizadas na quimioterapia contra o câncer. 
 
PROTEÍNAS MOTORAS ASSOCIADAS AOS MICROTÚBULOS 
As cinesinas e as dineínas, os protótipos de proteínas motoras associadas aos microtúbulos, movimentam-se 
através dos microtúbulos em direções opostas: a cinesina em direção a extremidade positiva e a dineína em direção a 
extremidade negativa. A dineína é abundante nos cílios. A identificação de outras proteínas é difícil porque elas existem 
em baixas concentrações. 
A cinesina é uma molécula de aproximadamente 380 kd, composta por duas cadeias pesadas de 120 kd cada 
uma e duas cadeias leves de 64 kd. As cadeias pesadas têm duas regiões longas em α hélice que se encontram 
envolvidas formando uma estrutura de espiral enrolada. Os domínios amino terminais das cadeias pesadas, que são 
cabeças globulares, são os domínios motores da molécula, sendo que estas se ligam tanto aos microtúbulos como ao 
ATP, e a hidrolise deste fornece a energia necessária para o movimento. No entanto, o domínio motor da cinesina é 
muito menor do que a miosina sugerindo que a miosina evoluiu de um precursor comum. A porção caudal da molécula 
da cinesina é constituída pela associação da cadeia leve com o domínio carboxi terminal da cadeia pesada. Essa porção 
da cinesina é responsável pela ligação com outros componentes que são transportados ao longo dos microtúbulos pela 
ação das cinesinas motoras. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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A dineína é uma molécula extremamente grande sendo constituída por duas ou três cadeias pesadas formando 
um complexo com um numero variável de polipeptídeos leves ou intermediários. Assim como na cinesina a cadeia 
pesada da dineína forma um domínio globular motor que se liga a ATP. A porção basal da molécula inclui as cadeias 
leve e intermediária, que parecem se ligar a outras estruturas. 
Tanto a cinesina como a dineína formam famílias semelhantes às proteínas motoras. Alguns membros da família 
das cinesinas movimentam-se ao longo dos microtúbulos em direção a extremidade positiva. Outros membros 
movimentam-se em sentido oposto. Diferentes membros da família das cinesinas variam as sequências das suas caudas 
da região carboxi terminal e são responsáveis pelo transporte de diferentes carregamentos onde incluem-se vesículas, 
organelas e cromossomos ao longo dos microtúbulos. 
 Existem vários tipos de dineínas axonais e dineínas citoplasmáticos. Todos os membros da família das dineínas 
movem-se em direção a extremidade negativa, mas diferentes dineínas citoplasmáticas podem transportar diferentes 
carregamentos. 
 
REORGANIZAÇÃO DOS MICROTÚBULOS NA MITOSE, ESTABILIZAÇÃO DOS MICROTÚBULOS E POLARIDADE 
CELULAR 
 Os Centros Organizadores de Microtúbulos são os sítios de nucleação dos microtúbulos, ou seja, nesses 
centros organizadores ocorre a polimerização 
(crescimento) dos microtúbulos. As extremidades (-) dos 
microtúbulos ficam ancoradas nesses centros. Nas 
células animais, o principal centro organizador de 
microtúbulos é o centrossomo. Este é constituído pelo 
material pericentriolar e pelos centríolos. Estes últimos 
são estruturas cilíndricas formadas por nove tríplex de 
microtúbulos, semelhantes aos corpos basais de cílios e 
flagelos. Como nas células vegetais, nas de muitos 
eucariontes unicelulares e até em algumas células 
animais (tais como os oócitos de camundongos) os 
centríolos estão ausentes, acredita-se que eles não 
sejam os responsáveis pela nucleação dos microtúbulos, 
mas sim o material pericentriolar. 
 Várias proteínas foram identificadas na composição química dos microtúbulos, mas seu papel na montagem dos 
mesmos ainda não foi identificado. Porém, o papel da tubulina Ү foi identificado. Em ovos de Xenopus, por exemplo, 
complexos de tubulina Ү purificados são capazes de nuclear microtúbulos in vitro. Acredita-se que esses complexos (em 
anel e contendo cerca de 10 a 13 moléculas e 25 a 28 nm de diâmetro) ligam-se às tubulinas α e β, servindo como sítios 
de nucleação para a montagem dos microtúbulos. 
 
REORGANIZAÇÃO DOS MICROTÚBULOS DURANTE A MITOSE 
Durante a intérfase, o centrossomo localiza-se próximo ao núcleo da célula. Já na mitose, toda a rede 
microtubular da célula em intérfase é desmontada e as tubulinas livres são reutilizadas para formar o fuso mitótico, 
responsável pela duplicação das cromátides irmãs. Isso é dirigido pela duplicação do centrossomo, formando dois 
centros organizadores de microtúbulos que, durante a divisão celular, migrarão para polos opostos do fuso mitótico. 
 Quando a célula entra em mitose, ocorrem concomitantemente o aumento da despolimerização dos microtúbulos 
e o aumento do número de microtúbulos que se organizam a partir dos dois novos centrossomos. 
 A formação do fuso mitótico envolve a estabilização seletiva de alguns microtúbulos que irradiam dos 
centrossomos. Os microtúbulos são de três tipos: os microtúbulos dos cinetócoros, que se ligam aos centrômeros dos 
cromossomos condensados por proteínas específicas que formam o cinetocoro. Ao se ligarem a estas proteínas, eles 
são estabilizados e responsabilizam-se pela separação dos cromossomos durante a anáfase; os microtúbulos polares, 
os quais não se ligam ao centrômero, sendo estabilizados por associação entre si no centro da célula e; os 
microtúbulos astrais, que se estendem do centrossomo até a periferia celular, tendo suas extremidades (+) livremente 
expostas. Os microtúbulos polares e os astrais contribuem para o movimento dos cromossomos, ao empurrarem os 
polos do fuso para as extremidades opostas da célula. 
 No decorrer da mitose, os cromossomos, já condensados, alinham-se na placa metafásica, as cromátides então 
se separam, sendo puxadas para os polos opostos do fuso. O movimento dos cromossomos é mediado por proteínas 
motoras associadas aos microtúbulos do fuso. Ao fim da mitose, o envoltório do núcleo se refaz, os cromossomos 
descondensam-se e ocorre a citocinese. Cada célula-filha, então, recebe um só centrossomo, responsável pela 
formação da nova rede de microtúbulos da célula interfásica. 
 
OBS: Alguns alcaloides de plantas ligam-se à tubulina e afetam a formação dos microtúbulos. A colchicina, por exemplo, 
causa uma rápida despolimerização de todos os microtúbulos citoplasmáticos. Já o taxol, um outro alcaloide, promove 
uma rápida polimerizaçãodos microtúbulos, tornando-os estáveis. A partir da estrutura molecular destes alcaloides de 
plantas foram construídas drogas sintéticas que também são capazes de se ligar às tubulinas e apresentar um efeito 
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antimitótico, como a vincristina e a vimblastina. Estas substâncias têm sido usadas amplamente no tratamento de 
câncer. 
 
ESTABILIZAÇÃO DE MICROTÚBULOS PELAS PROTEÍNAS ASSOCIADAS AOS MICROTÚBULOS (MAPS) 
A instabilidade ou comportamento dinâmico dos microtúbulos pode ser modificada por interações de 
microtúbulos com outras proteínas, chamadas de proteínas associadas aos microtúbulos ou MAPs. Essas proteínas 
podem se ligar aos microtúbulos e impedir que estes sejam despolimerizados. 
 Um grande número de MAPs tem sido identificado. Algumas encontram-se amplamente distribuídas em muitos 
tipos celulares, já outras ocorrendo apenas em tipos celulares específicos. As MAPs melhor caracterizadas são as 
isoladas do cérebro de mamíferos, incluindo as proteínas MAP-1, MAP-2 e tau. Cada uma possui dois domínios, um que 
se liga ao microtúbulo e outro que auxilia na ligação do microtúbulo a outros componentes celulares. As MAPs também 
aumentam a velocidade de nucleação dos microtúbulos, porém a sua função principal é estabilizar os microtúbulos, 
impedindo a saída das tubulinas das suas extremidades. 
 
PROTEÍNAS MOTORAS SÃO RESPONSÁVEIS PELO TRANSPORTE INTRACELULAR AO LONGO DOS MICROTÚBULOS 
Os microtúbulos são responsáveis por uma grande variedade de movimentos celulares. O movimento ao longo 
dos microtúbulos baseia-se na ação de proteínas motoras, que usam energia de hidrólise do ATP para gerar força e 
movimento. Duas grandes famílias de proteínas motoras são responsáveis por uma variedade de transportes 
dependentes de microtúbulos: as cinesinas e as dineínas citoplasmáticas. Elas são formadas por duas cadeias pesadas 
e várias leves. Cada cadeia pesada possui uma cabeça globular e uma longa região em α-hélice, a qual se enrola sobre 
a de outra molécula em uma estrutura helicoidal. A região globular é muito conservada, correspondendo aos domínios 
motores da molécula. Estes domínios possuem sítios de ligação para os microtúbulos e para o ATP, sendo que a 
hidrólise deste último fornece a energia necessária para o movimento. A região da cauda, formada pela região longa das 
cadeias pesadas associadas às cadeias leves, é mais variável e se liga aos componentes celulares que serão 
transportados ao longo dos microtúbulos. 
Segundo estudos, cada proteína motora move-se ao longo dos microtúbulos somente em uma direção. As 
cinesinas deslocam-se, em geral, só para a extremidade (+), enquanto as dineínas para a (-). Como os microtúbulos são 
orientados com suas extremidades (-) ancoradas no centrossomo e suas (+) se estendendo para a periferia celular, as 
cinesinas e dineínas transportam vesículas e organelas em direções opostas pelo citoplasma. 
Os microtúbulos e suas proteínas associadas têm a importante função de posicionar as organelas, como o 
retículo endoplasmático o complexo de Golgi e os lisossomos, dentro das células eucarióticas. Por exemplo, drogas que 
despolimerizam os microtúbulos causam uma retração do retículo endoplasmático para o centro da célula, indicando que 
a associação aos microtúbulos é necessária para manter esta organela espalhada pelo citoplasma. Já o complexo de 
Golgi localiza-se no centro da célula, próximo ao centrossomo. 
 Quando os microtúbulos são despolimerizados, o complexo de Golgi se fragmenta em pequenas vesículas, que se 
dispersam pelo citoplasma. Quando a rede microtubular é reestruturada, o aparelho de Golgi também volta a se 
organizar com suas vesículas, sendo, aparentemente, transportadas para o centro da célula.