Citoesqueleto e Movimentos Celulares

Prévia do material em texto

BIOLOGIA CELULAR: CITOESQUELETO E MOVIMENTOS CELULARES 
1 
 
Citoesqueleto 
Trata-se de um conjunto de proteínas 
polimerizadas que estabelecem a forma celular, 
modificam-na e participam da movimentação celular (intra 
e extracelular). 
Ele é formado pelos microtúbulos, filamentos de 
actina e filamentos intermediários, que atuam de maneira 
coletiva, apesar de terem funções e dinâmicas diferentes. 
 
MICROTÚBULOS 
 
Forma e composição 
 Os microtúbulos são uma parede de proteínas com 
meio oco (como um canudo de alumínio). Ele é o tipo mais 
rígido e espesso do citoesqueleto. 
 Esse componente está 
presente em células que não estão 
em divisão, células em divisão e 
em ciliadas. É formado pela 
polimerização do heterodímero de 
tubulina (tubulina-α + tubulina-β), 
que formam uma fila denominada 
protofilamento. A associação de 
13 protofilamentos vai formar o 
microtúbulo. 
 
Organização e polimerização 
 Sempre em um 
protofilamento uma extremidade vai ter a tubulina-α 
(denominado negativo (-)) e na outra a tubulina-β (positiva 
(+)). Logo, sempre em uma das extremidades do 
microtúbulo vai ter um tipo de tubulina, caracterizando a 
polarização do microtúbulo. 
Sendo assim, sempre a extremidade com a beta 
livre (+) a polimerização é mais rápida, já na extremidade 
alfa livre (-) a polimerização é mais lenta. Assim, a 
extremidade beta livre (+) é onde ocorre o crescimento 
significativo do microtúbulo. 
Essa organização dos microtúbulos é necessária 
pois a associação de protofilamentos dá mais rigidez e 
estabilidade ao microtúbulo, só que sem perder a sua 
dinâmica e crescimento ou despolimerização. 
 
O crescimento dos microtúbulos é muito rápido, 
mas é limitado pela disponibilidade do heterodímero. A 
tubulina-α e a tubulina-β possuem sítios de ligação do GTP 
(molécula de energia parente do ATP), se os dímeros de 
tubulinas estiverem ligados aos GTPs e estiverem 
hidrolisando-os devagar, o microtúbulo polimeriza, a 
hidrólise rápida do GTP em GDP desestabiliza o 
microtúbulo que começa a se despolimerizar. 
Ou seja, o crescimento do microtúbulo ocorre 
quando o dímero é adicionado mais rapidamente do que a 
hidrólise GTP => GDP. Já o encurtamento ocorre quando a 
velocidade de hidrólise do GTP ligado à tubulina é mais 
rápida do que a taxa de entrada dos dímeros, 
caracterizando uma instabilidade dinâmica, que auxilia na 
rápida reorganização deles para alguma tarefa celular. 
Quando o polímero diminui de tamanho é chamado de 
catástrofe, já quando aumenta é chamado de resgate. 
A única forma de estabilizar o microtúbulo é com 
uma Proteína Estabilizadora de Microtúbulos (MAP). Os 
microtúbulos estáveis são importantes para a formação 
dos cílios, flagelos e no transporte de substâncias. 
 
Centro Organizador dos Microtúbulo (MTOC) 
 É o local de nucleação (início) dos microtúbulos, 
nas células animais é chamado de centrossomo (existe 
somente um por célula). Na periferia do centrossomo está 
a extremidade (+) dos microtúbulos, e no centrossomo está 
a (-). 
 No local dos centrossomas também está os 
centríolos, que é formado por 9 trincas de microtúbulos. 
O centrossomo é formado pelo par de centríolos + 
material pericentriolar. 
 BIOLOGIA CELULAR: CITOESQUELETO E MOVIMENTOS CELULARES 
2 
 
Nas células ciliadas, os cílios são formados a partir 
dos corpúsculos basais (cópias de centríolos) que ficam na 
base de cada cílio. 
 
Material pericentriolar (nucleação) 
 Trata-se de uma substância que tem anéis de γ-
tubulina, que servem de moldes para a produção dos 
dímeros dos microtúbulos. A necessidade do centrossomo 
é importante para a organização, posicionamento e 
orientação dos microtúbulos. 
 
Na mitose 
 Na mitose há a duplicação do centrossomo e os 
microtúbulos formam uma completa organização para a 
formação do fuso mitótico. Formam-se os microtúbulos do 
cinetocoro, polares (estabilização) e astrais (periferia do 
fuso). 
 
Fármacos que interferem na polimerização (utilizado no 
tratamento de câncer) 
• Colchicina: ação em microtúbulos instáveis, impede a 
polimerização da extremidade (+) pela formação do 
complexo tubulina-colchicina. 
• Taxol: estabiliza os microtúbulos pelo consumo de todas 
as tubulinas. 
 
FILAMENTOS DE ACTINA 
 
Funções 
• Forma o córtex celular 
• Movimentos embrionários 
• Movimentação 
• Anel contrátil na mitose 
• Forma as microvilosidades e outras estruturas 
 
Forma 
 Os filamentos de actina são os mais finos 
dos 3 filamentos, são relativamente flexíveis 
(trançado de colar de pérola). Ele é feito pela 
polimerização da actina-G (globular) formando 
um protofilamento; depois, ocorre o o 
enrolamento de dois protofilamentos, 
formando a actina-F (filamento). 
 
Organização e polimerização 
 Cada globulina (subunidade do 
filamento de actina) tem um sítio de ligação para 
o ATP, além de ser um composto polarizado → tem uma 
extremidade (+) e uma (-), no qual a (+) é onde ocorre a 
maior parte da polimerização. 
 A polarização da actina é delimitada pelo número 
de actinas-G no citosol. A sua polimerização e 
despolimerização é parecida com a do microtúbulo, só que 
é ATP em vez de GTP. Também tem a mesma ideia da 
instabilidade dinâmica. 
 
Fármacos que atuam na instabilidade dinâmica 
• Faloidina: impede a despolimerização 
• Citocalasinas: evita a polimerização 
 
Formação 
 Para a formação dos filamentos de actina que 
compõe o córtex celular, há os Complexos de Proteínas 
Associadas à Actina (ARP’s), onde contêm moldes de 
actina, que polimerizam os filamentos organizados em 
rede. 
Todavia, para a formação de microvilosidades, 
estereocílios, lamelipódios, filopódios e pseudópodes, há 
outro complexo de proteínas, as forminhas, que têm 
moldes para a formação dos filamentos na vertical. 
Há proteínas que permitem a estabilização da 
actina (microfilamentos), os quais são importantes na 
formação do córtex celular, microvilosidades e outras 
estruturas formadas pelos filamentos de actina que são 
estáticos. 
 
Zônula de Oclusão e Zônula de Adesão 
 Trata-se de estruturas juncionais que são formadas 
pelos filamentos de actina: 
• Zônula de Oclusão: São duas membranas que se 
aproximam firmemente (quase se fundem), devido aos 
filamentos de actinas e proteínas transmembranas que 
as amarram para evitar que passem substâncias entre 
elas (comum no intestino). 
• Zônula de Adesão: Estrutura um pouco mais 
frouxa, a qual forma um cinturão de adesão entre as 
células epiteliais, que mantém a sua junção e 
arquitetura (evita migração/invasão celular). 
 
O que ajuda na 
adesão célula-
célula são as 
caderinas, que são 
glicoproteínas as 
quais permitem a 
ligação célula-
célula, mas são 
dependentes de 
Ca+2. As caderinas se associam às actinas para manter a 
estabilidade aos complexos. 
 
Adesão focal 
 BIOLOGIA CELULAR: CITOESQUELETO E MOVIMENTOS CELULARES 
3 
 
 É uma estrutura que une a células com a matriz 
extracelular ao seu redor e é estabilizada pelos filamentos 
de actina. 
 
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS 
 Está num diâmetro médio entre os microtúbulos e 
os filamentos de actina. Os filamentos intermediários são 
extremamente estáveis, além de ser exclusivo de 
organismos multicelulares. 
 
Forma 
 São feitos da polimerização de 8 tetrâmero de 
filamentos de certas proteínas alfa-hélice. Os dímeros são 
colocados de maneira inversa (o lado carboxi-terminal fica 
junto com o N-terminal), sendo caracterizada como não 
polarizada (polarizações se anulam). 
 
Função 
 É como se fosse um cabo de aço muito resistente, 
que mantém a tração e a coesão entre as células 
(desmossomos), principalmente nas células epiteliais. Não 
atua na movimentação celular. 
Além disso, é o único tipo de filamento encontrado 
dentro do núcleo, que forma a lâmina nuclear (conjunto de 
laminas), que seria um córtex da membrana celular para o 
envoltório nuclear, dando sustentação ao núcleo. As 
laminas são menos estáveis devido a necessidade do 
envoltório nuclear se desfazer na mitose. 
E, ainda, os filamentosintermediários são 
chamados de neurofilamentos nos neurônios, atuam na 
manutenção da forma dessa célula. Nos músculos, são 
chamados de desminas. Ou seja, em cada tipo de célula há 
um tipo de filamento intermediário, isso é importante para 
autópsias de tumores, pois em situações de metástase é 
possível perceber qual tecido foi o pioneiro a desenvolver 
o câncer pelo tipo de filamento que tem as células 
cancerígenas. 
 
Desmossomos 
 Trata-se de especializações de membrana que 
mantém as células vizinhas unidas; são feitas por proteínas 
transmembranas das duas células, as quais se ligam e são 
sustentadas pelos filamentos intermediários dentro das 
células. Outra coisa que mantém as proteínas 
transmembranas unidas são as moléculas de cálcio. 
 
Complexo unitivo 
 O complexo unitivo da célula é formado pelas 
estruturas citas anteriormente nesse resumo: Zônula de 
Oclusão + Zônula de Adesão + Desmossomos = Complexo 
unitivo. 
 
Hemidesmossomos 
 É igual ao desmossomos só que a célula se associa 
à matriz extracelular, em vez de se associar à outra célula. 
 
Doenças relacionadas 
• Epidermólise Bolhosa: Mutação no gene da queratina 
(filamento intermediário) que a desestrutura e não 
mantém as células do epitélio unidas, formando 
bolhas com a fricção da pele (descolamento do tecido) 
• Esclerose Lateral Amiotrófica: Acúmulo e montagem 
anormal dos neurofilamento, então os axônios 
motores ficam desestabilizados e não conseguem 
transmitir os impulsos nervosos, o que acabam 
atrofiando os músculos. 
• Progéria: Baseado por “Benjamin Button”, as crianças 
envelhecem muito rápido, problema nas laminas do 
núcleo celular. 
 
OBS! Há proteínas denominadas pelectinas que promovem 
a integração dos 3 componentes do citoesqueleto. 
 
Movimento Celulares 
Movimentos 
Movimentos celulares que modificam a forma celular: 
• Contração de células musculares 
• Emissão de lamelipódios 
• Divisão celular 
• Batimento de flagelo 
Movimentos celulares que não causam modificação: 
 BIOLOGIA CELULAR: CITOESQUELETO E MOVIMENTOS CELULARES 
4 
 
• Transporte intracelular (grânulos, vesículas de 
secreção e organelas) 
 
Funcionamento 
 Os motores moleculares que permitem a 
movimentação celular são proteínas motoras (ex:miosina, 
cinesina e dineína), que se ligam à um filamento polarizado 
do citoesqueleto (microtúbulo ou actina) e utilizam energia 
da molécula de ATP para a realização do movimento. Além 
disso, outro fator que auxilia na movimentação é a 
polimerização e despolimerização de microtúbulos e 
actinas. 
 
Actina x Miosina 
 Quem se liga à actina são somente proteínas da 
família miosina, que podem carregar vesículas pela actina, 
podem se segurar na membrana plasmática e puxar a 
actina (alongando ou retraindo a célula) ou participar da 
contração muscular (miosina II). 
 O sentido do movimento da miosina sobre a actina 
é sempre da extremidade (-) → (+) da actina (relembrar da 
polarização dos filamentos de actina). 
 
Microtúbulos x Cinesina e Dineína 
 A cinesina transita da extremidade (-) → (+) dos 
microtúbulos (de perto do núcleo para a periferia). 
A dineína transita da extremidade (+) → (-) (da 
periferia para perto do núcleo). 
Essas proteínas fazem o transporte de vesícula, 
organelas, pigmentos e moléculas. 
A movimentação de cílios e flagelos 
ocorrem da associação de microtúbulos com 
dineínas. Esse compostos são organizados 
na forma de axonema (9 microtúbulos na 
periferia + 2 microtúbulos no centro). 
A movimentação dos cílios e flagelos ocorrem 
quando dois microtúbulos se ligam às dineínas. Dessa 
forma, as dineínas tentam movimentar um microtúbulo e 
causam uma onda devido às proteínas de ligação (impedem 
o deslizamento), criando a movimentação (em forma de 
onda). 
 
 Alterações genéticas na dineína causa a Síndrome 
de Kartagener, causando infertilidade (flagelo do 
espermatozoide não mexe) e problemas no trato 
respiratório (problemas nos cílios).