Citoesqueleto: Filamentos de Actina, Microtúbulos e Filamentos Intermediários

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O citoesqueleto é uma rede filamentosa composta por diversas proteínas essenciais para a 
sustentação e a dinâmica intracelular. Essa estrutura é dividida em três grupos variados e que 
interagem entre si formando o arcabouço da estrutura celular, sendo estes grupos: filamentos de 
actina (8nm), filamentos intermediários (11nm) e microtúbulos (25nm) 
 
A actina é uma proteína extremamente 
conservada em eucariotos e em sua forma 
polimérica estrutura os filamentos de actina, que 
são primordiais para diversas atividades 
celulares como citocinese, contração celular, 
migração celular, locomoção, sustentação de 
microvilosidades e de estereocílios, processos 
acrossomais, funcionamento dos sarcômeros, 
movimentação de vesículas, entre outros. 
Quando não estão em multímeros, pode estar 
associada as profilinas, que são proteínas 
sequestradoras de monômeros de actina, a fim 
de controlar a polimerização dos filamentos. 
Existem 6 tipos de actina, as chamadas 
isoformas, nas formas α, β e γ. A forma alfa é 
expressa apenas nas células musculares, a beta 
e a gama são encontradas, simultaneamente, em 
quase todas as células não musculares. 
 
 
 Como ocorre a polimerização? 
Pequenos oligômeros podem formar arranjos 
espontâneos, mas eles são instáveis e se 
dissociam com facilidade. Para que um novo 
filamento seja formado as subunidades devem 
associar-se em um agregado inicial, ou núcleo, 
 
que se estabilizara pelo contato entre as 
subunidades. Há então a formação de dímeros e 
trímeros, fenômeno chamado de nucleação. O 
terceiro monômero estabiliza o dímero e oferece 
condições para o crescimento do filamento, os 
monômeros vão se orientando na mesma direção 
nos microfilamentos conferindo uma polaridade 
ao complexo, gerando a extremidade mais (+), 
em que há mais facilidade de um monômero se 
encaixar, e extremidade menos (-), em que há 
menos chances de encaixe. Essa diferença na 
taxa de crescimento se dá pela forma assimétrica 
em que o filamento cresce, resultando de 
alterações conformacionais em cada uma das 
subunidades. O lado mais é associado ao ATP, 
que ao ser hidrolisado vira ADP, que está 
associado ao lado menos. 
 
O comportamento dos filamentos de actina é 
regulado pelas proteínas acessórias, que se 
classificam em dois tipos: aquelas que se ligam 
lateralmente a actina - como a tropomiosina que 
impede a ligação de outras proteínas, atuando 
como controle da contração muscular - e as que 
se ligam as suas extremidades como as 
vinculinas, que como as outras proteínas de 
adesão ajudam as integrinas a se ligaram aos 
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filamentos de actina. Para que as proteínas que 
se ligam lateralmente possam afetar a dinâmica 
do filamento é necessário que estejam em 
grandes quantidades, contudo as que se ligam 
em suas extremidades podem afetar a estrutura 
mesmo em baixas quantidades, uma vez que as 
subunidades são adicionadas pelas 
extremidades. Há ainda as proteínas motoras, 
que utilizam a hidrólise do ATP para deslizar ao 
longo dos filamentos, dentre essas proteínas a 
mais estudada em associação a actina é a 
miosina. 
 
 Miosina 
A miosina é uma ATPase, isto é, é uma enzima 
capaz de hidrolisar o ATP, a fim de mudar a sua 
conformação, resultando no seu deslizamento 
sobre os filamentos de actina. É encontrada em 
dois tipos, o tipo um presente apenas em 
amebas, e o tipo dois presentes nas células 
musculares. A miosina possui duas cadeias 
pesadas que possuem cabeças globulares, e 
essas cabeças se ligam ao ATP, ao hidrolisá-lo, 
usam a energia dessa quebra para deslocar-se 
rumo à extremidade (+) do filamento de actina, 
sendo a orientação oposta das cabeças cruciais 
para a contração muscular. 
 
 
A contração muscular 
As miosinas convertem a energia proveniente 
da quebra do ATP em trabalho mecânico, 
possibilitando seu movimento gradual pelos 
filamentos de miosinas. Ao sofrer estímulo por 
cálcio, há a movimentação da tropomiosina, 
resultando na revelação dos sítios de ligação a 
miosina, permitindo que os filamentos deslizem 
um sobre os outros. 
 
 
 
Os filamentos intermediários, ao contrário dos 
filamentos de actina e tubulina, não são 
estruturas compostas por oligômeros de uma só 
proteína, dependendo do tipo e do local onde a 
célula está inserida podem ser de diversas 
naturezas. Cada filamento intermediário 
individual é composto por uma seção transversal 
de 32 α hélices enroladas, gerando uma estrutura 
supertorcida em forma de bastão e 
extremamente difícil de romper. Seus filamentos 
interagem mais que os de actina e tubulina, uma 
vez que esses são ligados por uma pequena parte 
de seus monômeros, e os intermediários são 
sobrepostos uns aos outros. Em sua forma não 
polimerizada são ligados a fosfatos, contudo 
quando as fosfatases os desfosforilam eles estão 
aptos a polimerizar-se. 
 
 
Os filamentos intermediários não são estruturas 
dinâmicas, visto que podem passar uma grande 
quantidade de tempo parados sob uma mesma 
forma. Somando mais uma disparidade em 
comparação com as outras estruturas, eles não 
possuem polaridade, posto que as extremidades 
carboxi e amino-terminal das diferentes 
subunidades dos filamentos costumam estar 
voltadas para uma mesma extremidade, ou seja, 
a assimetria acaba por anular a polaridade do 
filamento. E é por essa falta de polaridade que 
não há tráfego de vesículas pelos filamentos 
intermediários, pois a proteína carreadora não 
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teria orientação para se locomover. Dentre as 
funções dos filamentos intermediários podemos 
citar: suporte mecânico, citoarquitetura e 
sinalização celular. Para exemplificar essa classe 
de componentes do citoesqueleto, podemos citar 
as citoqueratinas, as periferinas, os 
neurofilamentos, a vimentina, a desmina, as 
plaquinas e plectinas. 
 
 
A família mais diversificada de filamentos 
intermediários é a das queratinas, uma célula 
epitelial individual pode produzir diferentes tipos 
de queratinas, que ao se polimerizarem formam 
uma rede única. Os filamentos de queratina 
conferem resistência mecânica a tecidos 
epiteliais, em parte pela ancoragem dos 
filamentos intermediários em regiões de contato 
célula-célula, denominadas desmossomos, ou 
regiões de contato célula-matriz, denominadas 
hemidesmossomos. As periferinas assim como os 
neurofilamentos estão envolvidas na 
regeneração - por um processo ainda não 
esclarecido – e no prolongamento do axônio, 
respectivamente. A vimentina é responsável pela 
manutenção da forma celular, integridade do 
citoplasma e estabilização das interações do 
citoesqueleto, e é ligada lateralmente ou 
terminalmente ao retículo endoplasmático, 
mitocôndrias e núcleo. A desmina é expressa na 
musculatura cardíaca, esquelética e lisa, e é 
responsável por dar suporte aos sarcômeros. Já 
as plaquinas e as plectinas possuem diversos 
domínios que conectam os filamentos do 
citoesqueleto uns aos outros, e aos complexos 
conjuncionais. 
 
Os microtúbulos são polímeros de tubulina – que 
são estruturalmente mais complexos que a 
actina e os filamentos intermediários - e se 
compõe a partir de treze protofilamentos, 
apresentando-se na forma de α e β tubulina, 
existindo isoformas de cada uma de suas 
variantes. Essas estruturas possuem uma 
distribuição radial, ou seja, estão espalhados por 
toda a célula e sua parte (-) está voltada para a 
região organizadora de microtúbulos (MTOC ou 
centrossomo, que se encontra próximo ao 
núcleo), a região (+) está voltada para fora da 
célula. Por conta dessa organização os 
microtúbulos são capazes de localizar o centro da 
célula, fazendo com que posicionem as organelas 
em seus devidos lugares no citoplasma. Dentre 
outras funções podemos incluir: separação dos 
cromossomos, transporte de vesículas, 
batimento de cílios e flagelos, manutenção e 
mudança da forma celular, etc. 
 
 
Os microtúbulosassim como as outras estruturas 
possuem proteínas acessórias, as Maps, como a 
MAP2 e a MAPtau, que estabilizam os 
microtúbulos evitando sua dissociação. Um 
subgrupo de MAPs também pode mediar a 
interação de microtúbulos com outros 
componentes celulares. 
 
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Há também as proteínas motoras associadas aos 
microtúbulos, as dineínas e as cinesinas, 
executando movimentos dependentes de ATP ao 
longo dos microtúbulos, transportando vesículas 
pela extensão do filamento. As dineínas são 
divididas em dois grandes grupos: as dineínas 
axonemais e as citoplasmáticas. As dineínas 
citoplasmáticas estão envolvidas em uma série 
de eventos de mobilidade intracelular, tais como: 
transporte de organelas e mRNA, posicionamento 
do núcleo e do centrossomo durante a migração 
celular, etc. Já as axonemais estão presente em 
cílios e flagelos, contribuindo com o batimento 
dos mesmos. As cinesinas estão envolvidas no 
transporte de organelas em células de eucariotos, 
bem como na mitose e meiose, e no transporte 
das vesículas sinápticas nos axônios. 
 
 
 
 Foi usado como referência bibliográfica 
para este resumo o livro: ALBERTS, Bruce - 
Biologia Molecular da Célula, 6° edição. W. W. 
Norton & Company, 2017.