Citoesqueleto: Bases Moleculares e Movimentos Celulares

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CITOESQUELETO 
(células eucarióticas) 
BASES MOLECULARES E MOVIMENTOS CELULARES 
- células do nosso organismo → formato característico 
(relacionado com suas funções) 
→ o citoesqueleto mantém constante a localização 
nuclear, de organelas e de outros componentes celulares 
- CITOESQUELETO: estruturas proteicas relacionadas com o 
estabelecimento, a manutenção e a modificação da forma 
celular 
→ alterações no citoesqueleto: modificação da morfologia 
da célula (às vezes é necessária) 
→ importante também para processos de movimentação 
celular (contração, formação de lamelipódios/filopódios - 
relacionados à migração celular, deslocamento de 
organelas, vesículas, cromossomos, divisão celular) 
- responsável pela formação de estruturas dinâmicas e 
adaptáveis (que não permanecem na célula) ex. 
movimentação/divisão celular 
- responsável pela formação de estruturas estáveis ex. 
microvilosidades 
- fornece a polaridade celular - superfície apical 
(geralmente livre), basal (descansa na lâmina basal) e 
lateral (geralmente as céls de epitélio interagem com 
outras células desse mesmo epitélio) 
- os elementos do citoesqueleto representam os “ossos” e 
os “músculos” da célula - sustentação e movimentação 
→ sem eles não haveria: cicatrização de feridas 
(movimentação das células), contração muscular, 
fertilização (flagelo do sptz)... 
- MICROTÚBULOS - formam uma rede pelo citoplasma da 
célula 
- FILAMENTOS DE ACTINA - ficam preferencialmente 
próximos à MP - córtex celular 
- FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS - rede pelo citoplasma 
- todos eles: funções biológicas, propriedades mecânicas e 
dinâmicas diferentes → atuação coletiva - interagem entre 
si 
→ associação com proteínas diversas para desempenho de 
função 
 
MICROTÚBULOS 
- estrutura cilíndrica, oca, rígido, difíceis de sofrer 
dobramento 
- mais grosso em comparação aos outros elementos do 
citoesqueleto 
- célula em interfase/não está em divisão - microtúbulos 
formam rede 
- célula em divisão: microtúbulos se organizam para formar 
as fibras do fuso 
- célula ciliada: microtúbulo sustenta os cílios e possibilita 
sua movimentação 
- microtúbulo - formado por TUBULINA: heterodímero 
formado por duas proteínas globulares: tubulina-alfa e 
tubulina-beta 
 
→ protofilamento: tubulinas organizadas linearmente 
→ extremidades diferentes: cada uma com uma tubulina 
livre (uma alfa e uma beta) 
- microtúbulo: 13 protofilamentos associados em uma 
estrutura tubular oca - se unem para dar mais resistência 
- a síntese de microtúbulos atinge um platô (concentração 
crítica) pq não há mais tubulina disponível 
 
- tubulinas possuem sítio de ligação ao GTP (molécula 
energética) e também a capacidade de hidrolisar 
(clivar/quebrar) GTP 
- GTP -> GDP (liberação de um fosfato): redução de 
afinidade da tubulina com a molécula de tubulina 
adjacente → despolimerização/desmontagem do 
microtúbulo (também acontece mais rápido na 
extremidade +, pois é mais dinâmica) 
obs. a hidrólise de GTP altera a conformação da 
subunidade e enfraquece as ligações no polímero 
 mudança conformacional (responsável pela 
despolimerização) na tubulina após hidrólise de 
GTP -> GDP 
 clivagem de molécula energética libera energia 
- o microtúbulo fica polimerizando e despolimerizando 
para estar pronta pra tudo que a célula precisar a qualquer 
momento 
- crescimento de microtúbulo: tubulina-GTP (ligados) 
adicionadas mais rapidamente que a velocidade de 
hidrólise de GTP -> GDP 
→ CAPA DE GTP: significa crescimento 
- encurtamento do microtúbulo: velocidade de hidrólise do 
GTP ligado à tubulina é mais rápida a taxa de entrada de 
novas tubulinas-GTP 
- instabilidade dinâmica (polimerização e 
despolimerização) dos microtúbulos - auxilia na rápida 
reorganização do citoesqueleto 
 
 
 
- precisa ter GTP para molécula de tubulina se formar e a 
partir daí formar o microtúbulo 
 
 
- local de nucleação (início da formação): centros 
organizadores de microtúbulos (MTOC) - sítios específicos 
de nucleação → CENTROSSOMO: 
→ principal MTOC de células animais 
→ somente um centrossomo por célula 
→ localizado próximo ao núcleo da célula em intérfase 
→ na maioria das células animais contém um par de 
centríolos organizados perpendicularmente entre si e 
envoltos por material pericentriolar (amorfo - proteínas) 
→ centrossomo: par de centríolos + material pericentriolar 
→ do centrossomo partem os microtúbulos que vão 
formar a rede na célula 
obs. centríolos 9x3 - 9 trincas de microtúbulos; ESTÁVEIS - 
os MT não sofrem instabilidade dinâmica aqui (para não 
ficar variando o tamanho dos centríolos) 
- corpúsculos basais: 
→ 1 centríolo (ao invés do par) 
→ formados a partir de duplicação de centríolos 
→ precursores de microtúbulos para o axonema 
→ ponto de ancoragem (raiz) para cílios e flagelos 
→ pode ser considerado um MTOC 
obs. cada cílio - um corpúsculo basal 
 
- alguns tipos celulares apresentam microtúbulos mas não 
possuem centríolos no centrossomo 
- estudos descobriram que é o material pericentriolar (e 
não os centríolos) que faz a nucleação de microtúbulos 
→ ainda não está claro como o centríolo contribui para a 
formação de MT 
- material pericentriolar: possui -tubulina 
→ complexo em anel de -tubulina 
 -TuRC ou -TubulinRing Complex 
→ molde para início da nucleação dos microtúbulos - -
tubulina e -tubulina reconhecem e começam a formação 
- dímeros de tubulina só se polimerizam espontaneamente 
quando encontradas altas concentrações 
obs. concentrações intracelulares não são altas o 
suficientes 
 então como a célula consegue formar os 
microtúbulos? com esse complexo em anel que 
possibilita uma polimerização mais rápida 
 
→ de cada anel de -tubulina (molde) parte um MT que 
cresce e se irradia para a célula - cresce do centrossomo 
(“extremidade - do protofilamento”) para a periferia da 
célula (“extremidade +”) 
- a -tubulina é importante pq a célula consegue assegurar 
que os MT vão ser formados só nesse local 
→ melhor forma de controle do número, posicionamento e 
orientação de microtúbulos pela célula 
 
- a instabilidade dinâmica acontece até a associação dos 
MT com proteínas estabilizadoras 
→ microtúbulos estáveis são associados a MAPs (Proteínas 
Associadas aos Microtúbulos) - não sofrem mais 
instabilidade dinâmica - isso é importante pq MT estáveis: 
- transporte de partículas 
- posicionamento de organelas (axônios, RE e 
complexo de Golgi) 
- cílios e flagelos 
- movimentação de cílios e flagelos 
- transporte intracelular 
- deslocamento de cromossomos 
- estabelecimento e manutenção da forma celular 
- associação a MAPs: manutenção do posicionamento de 
organelas citoplasmáticas 
- durante a divisão celular, microtúbulos celulares são 
desmontados e as tubulinas livres são utilizadas para a 
formação do fuso mitótico 
- fármacos que interferem na polimerização de 
microtúbulos: 
1. COLCHICINA 
 formação de complexo colchicina-tubulina 
 ação em microtúbulos instáveis (não 
associados a MAPs) - estão 
despolimerizados para formar as fibras do 
fuso, por exemplo 
 impede a polimerização na extremidade 
mais (+) 
→ no momento em que a célula 
disponibiliza a tubulina, a colchicina se liga 
a ela e então não há polimerização 
 VIMBLASTINA e VINCRISTINA têm o 
mesmo princípio da colchicina 
 
 
2. TAXOL 
 promove a estabilização dos microtúbulos 
(não conseguem se dissociar) 
 estimula o consumo de dímeros de 
tubulina citoplasmática → ausência de 
dímeros de tubulina livres no citoplasma 
para formação das fibras do fuso 
 
- efeitos semelhantes sobre a mitose, mas mecanismos 
diferentes 
- tratamento de câncer - pois impedem a divisão celular 
 
FILAMENTOS DE ACTINA (microfilamentos) 
- estruturação e organização celular 
- suporte à membrana plasmática 
- CÓRTEX CELULAR 
- importantes para realização de movimentos celulares 
- migração 
- movimentos morfogenéticos embrionários 
- contração 
- fagocitose/movimento devesículas endocíticas 
- divisão celular 
- filamentos relativamente flexíveis e fáceis de sofrerem 
curvatura 
→ é o mais fino - microfilamento 
- associação de protofilamentos para maior estabilidade 
- polimerização de monômeros de actina globular - ACTINA 
G → formação de dois protofilamentos paralelos enrolados 
um sobre o outro em uma hélice dextrógena - ACTINA F 
(filamentar - filamento de várias G) 
- isoformas (estruturas contráteis), (córtex celular) e 
(fibras de tensão) 
- monômero de actina G possui sítio de ligação para ATP 
→ também tem a capacidade de clivar o ATP em ADP 
obs. actina G ligada ao ATP - mais facilmente inserida em 
uma das extremidades dos protofilamentos → crescimento 
obs. extremidades “polarizadas” em função da localização 
da molécula de ATP 
→ extremidade +: mais dinâmica (maior taxa de 
polimerização e despolimerização) 
→ extremidade -: também cresce e diminui mas em uma 
velocidade muito menor 
- platô: quantidade crítica de actina-G disponível 
- instabilidade dinâmica dos polímeros é necessária para 
realização das atividades desempenhadas pelos filamentos 
de actina 
- actina com ATP ligado (actina-ATP) - polimerização 
- clivagem/hidrólise do ATP - liberação de fosfato 
→ reduz a resistência da ligação entre os monômeros e 
diminui a estabilidade do polímero 
- despolimerização - actina com ADP ligado 
- fármacos que interagem com os filamentos de actina: 
→ FALOIDINA: impede despolimerização - estabiliza os 
filamentos de actina 
 parecida com o taxol 
→ CITOCALASINAS: evitam polimerização 
 parecida com colchicina 
- tratamento de câncer - impedem a divisão celular 
 
NUCLEAÇÃO DOS FILAMENTOS DE ACTINA 
- ocorre em sítios próximos à membrana plasmática 
- determinação de formato e movimentação da superfície 
celular (microvilosidades, lamelipódios, filopódios, 
fagocitose) 
- formas de fazer nucleação de actina: 
- COMPLEXO ARP (proteínas associadas à actina): 
polimerização de filamentos organizados em rede 
→ para modificação do córtex 
- proteína FORMINA - feixes paralelos não ramificados: 
formação de sulco de clivagem, filopódios 
→ importante para emissão de pseudópodos 
 
 
- [actina-G] no citosol é alta 
- timosina (sequestra actinaG-ATP) -> impede a 
polimerização completa dos monômeros citoplasmáticos 
- os filamentos de actina também podem se ligar à 
proteínas e se estabilizarem 
 
- MICROVILOSIDADES (intestino) E ESTEREOCÍLIOS (orelha, 
epidídimo, ducto deferente) - ambos presentes na 
superfície livre de determinadas células 
→ aumento da superfície de contato 
→ estereocílios são ramificados e mais compridos que 
microvilosidades 
→ como é filamento de actina e não microtúbulos, não há 
movimentação 
 
filamentos de actina formam (e estabilizam) ZÔNULA DE 
OCLUSÃO entre células epiteliais 
- proteínas transmembranas 
- minimizar a passagem de moléculas por entre as células 
- associação a filamentos de actina para estabilização 
- CLAUDINAS E OCLUDINAS (proteínas transmembrana), 
PROTEÍNAS CITOPLASMÁTICAS ZO-1, ZO-2 e ZO-3, 
FILAMENTOS DE ACTINA 
 
 
ZÔNULA DE ADESÃO 
- nesse caso, as membranas celulares não estão tão 
próximas, então pode haver substância entre as células 
- proteínas de membrana de céls vizinhas se associam 
entre si por fora e internamente estão ligadas a filamentos 
de actina 
- céls que perdem essa zônula de adesão podem sofrer 
invasão celular e metástase em células cancerígenas (pela 
perda de contato de uma com a outra) 
- cinturão de adesão na região apical das células epiteliais 
- regiões de adesão celular, crucial para formação e 
manutenção da arquitetura tecidual 
- polaridade celular 
- migração/invasão celular 
- CADERINAS - dependentes de Ca+2 (CAM - moléculas de 
adesão celular) 
- filamentos de actina também estabilizam a zônula de 
oclusão 
 
ADESÃO FOCAL 
- estabelecimento, de forma indireta, entre o citoesqueleto 
(filamentos de actina) e componentes extracelulares 
- fixação das células no material extracelular 
→ mantém as céls epiteliais presas à lâmina basal 
 
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS 
- bioquimicamente heterogêneos - podem ser formado por 
diversos tipos de proteínas, diferente de microtúbulo 
(tubulina), actina (actina-G) 
- grande força tensora - resistência à força de tração 
→ “cabo de aço” 
- estáveis - não sofrem instabilidade dinâmica 
- não se associam a proteínas motoras → NÃO PARTICIPAM 
DE MOVIMENTOS CELULARES 
- suporte estrutural para o núcleo, para a membrana 
plasmática e para o tecido 
- mantém uma célula unida à outra → EXCLUSIVOS DE 
ORGANISMOS MULTICELULARES 
 
 
→ tetrâmeros - extremidades são idênticas devido à 
organização antiparalela (extremidades: amino associadas 
às carboxi) dos dímeros → APOLARES 
→ ausência de polaridade 
→ 8 tetrâmeros = filamento intermediário 
- estruturas flexíveis e extremamente resistentes 
 
- as proteínas dos filamentos intermediários são expressas 
de maneira tecido-específica 
- proteínas diferentes: 
 → importante em biópsias de tumores/metástases 
- a marcação do tipo de filamento intermediário que está 
na célula possibilita saber a origem do tumor 
 → ex. câncer das céls epiteliais - filamento 
intermediário = queratina 
→ LAMINA - suporte para o envoltório nuclear 
- ponto de ancoragem para a cromatina 
- localizada no núcleo - várias laminas se associam e 
formam a lâmina nuclear 
→ DESMINA - células musculares 
→ VIMENTINA - tecido conjuntivo 
→ QUERATINA (até 50 tipos diferentes) - células epiteliais e 
derivadas 
→ PROTEÍNA ÁCIDA FIBRILAR DA GLIA - astrócitos 
→ NEUROFILAMENTOS - neurônios/axônios 
 
- manutenção da união entre as células do tecido 
 
 
filamentos intermediários + proteínas associadas formam 
DESMOSSOMOS 
- adesão entre células adjacentes 
- presença de CADERINAS NÃO CLÁSSICAS (proteínas 
transmembrana de adesão celular dependentes de Ca+2) 
- presença de PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO, onde filamentos 
intermediários (queratina, desmina, vimentina) se inserem 
- epiderme, epitélio da língua (muita contração) e esôfago, 
músculo cardíaco 
- desorganização → metástase (uma célula se “desgruda” 
da outra) 
 
COMPLEXO UNITIVO: zônulas de oclusão + zônulas de 
adesão + desmossomos 
- mantém as células unidas 
 
obs. os filamentos intermediários são os mais estáveis e os 
mais resistentes de todos 
 
HEMIDESMOSSOMOS 
- estabelecimento, de forma indireta, entre o citoesqueleto 
(filamentos intermediários) e componentes extracelulares 
- fixação das células no material extracelular 
 
- erros na produção de filamentos intermediários: 
EPIDERMÓLISE BOLHOSA SIMPLES - mutações no gene da 
queratina; pele vulnerável a lesões mecânicas 
- mutações no gene da plectina: epidermólise bolhosa + 
distrofia muscular + neurodegeneração 
ESCLEROSE LATERAL AMIOTRÓFICA (ELA/ALS - 
amyotrophic lateral sclerosis) ou DOENÇA DE LOU GEHRIG 
- acúmulo e montagem anormal de neurofilamentos 
(filamentos intermediários das células nervosas) no corpo 
celular e axônios de neurônios motores - não estabelecem 
a rede sináptica adequada; transporte axonal anormal; 
fraqueza muscular e atrofia fatal 
- lâmina nuclear - filamentos intermediários denominados 
laminas 
→ menos estáveis → dissociação e reagrupamento de 
acordo com o ciclo celular 
→ doença: PROGÉRIA - as crianças desenvolvem aspectos 
de idosos muito precoce - envelhecimento acelerado 
 
MOVIMENTOS CELULARES 
 
- movimentos que causam modificação na forma celular: 
→ contração de células musculares e mioepiteliais 
→ emissão de lamelipódios/filipódios (pseudópodes muito 
finos) 
→ divisão celular 
→ batimento flagelar/ciliar 
- movimentos que não causam modificações na forma 
celular: 
→ transporte intracelular (grânulos, vesículas de secreção, 
organelas) 
- motores moleculares (proteínas motoras) que se ligam a 
um filamento polarizado (não existem proteínas motoras 
que utilizem filamentos intermediários para seu 
deslocamento) do citoesqueleto e utilizamenergia da 
hidrólise do ATP (proteínas motoras exibem uma região 
para ligação ao ATP e são capazes de realizar a hidrólise 
desta molécula) para realização de movimentos ao longo 
do filamento (carregamento de organela, grânulos de 
secreção, vesículas endocíticas) 
→ proteínas só se associam com filamentos polarizados 
(actina e microtúbulos) para que elas tenham uma 
orientação na sua movimentação 
→ proteína precisa ter um componente/sítio adaptador - 
carregamento de organelas, grânulos de secreção, 
vesículas endocíticas 
 
MIOSINAS ( - → +) 
- todas as proteínas motoras dependentes de actina 
pertencem à família da miosina 
- hidrólise de ATP - sentido do movimento: extremidade (-) 
→ extremidade (+) 
- miosina I - associação com membrana plasmática (auxílio 
na formação de pseudópodos), vesículas… 
- miosina II - contração 
 
CINESINA (- → +) E DINEÍNA (+ → -) 
- associação a microtúbulos 
- transporte de vesículas e organelas 
- posicionamento de RE, CG e lisossomos 
- cinesina pega moléculas no centro da célula (MTOC -) e as 
leva para o exterior (+) 
- dineína pega moléculas que estão na periferia da célula e 
as leva para o centro 
 
DINEÍNA CILIAR/FLAGELAR 
- protozoários, tuba uterina, espermatozoide, trato 
respiratório 
- em cílios e flagelos, microtúbulos se organizam formando 
AXONEMA (9+2) - 9 pares de microtúbulos periféricos e 2 
centrais 
 
→ microtúbulo A - completo (13 protofilamentos) e 
microtúbulo B - incompleto (está fundido no A) 
→ dineína mantém contato com os dois tipos de 
microtúbulos - possibilita a movimentação 
→ presença de MAPs para estabilizar o complexo para não 
ficar polimerizando e despolimerizando 
 
- SÍNDROME DE KARTAGENER/DOS CÍLIOS IMÓVEIS 
→ alteração na dineína ciliar → não há movimentação dos 
cílios e flagelos 
→ infecções respiratórias constantes 
→ homens geralmente inferteis 
- corpúsculos basais → MTOC que organiza a formação de 
cílios e flagelos 
 
RESUMO: