Citoesqueleto

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Citoesqueleto
Complexa rede citoplasmática de microtúbulos, microfilamentos de actina e filamentos intermediários, situada
predominantemente próxima à membrana celular é envolvida em aspectos de forma, contração e movimentos celulares.
❖ FUNÇÕES
− Modificar e manter as formas das células
− Responsável pelos movimentos celulares como contração, formação de pseudópodos, etc.
− Deslocamento de ribossomos, organelas, vesículas, etc...
❖ PRINCIPAIS ELEMENTOS
− Microtúbulos
− Filamentos de actina e miosina (ou filamentos finos ou microfilamentos)
− Filamentos intermediários (estes são estáveis, para sustentação)
− Proteínas motoras (com gasto de ATP)
o Dineínas e cinesinas � permitem os deslocamentos intracelulares de organelas e vesículas em associação com
microtúbulos e miosina
❖ MICROTÚBULOS
− Encontrados no citoplasma e nos prolongamentos celulares como cílios e flagelos
− Morfologia:
o Comprimento variável, mas em geral de 24-25 nm de diâmetro;
o Estruturas longas, retas, rígidas, de aspecto tubular, que agem como vias intracelulares. (GARTNER)
o Podem ser observados braços ou pontes unindo dois ou mais microtúbulos.
o As subunidades dos microtúbulos são heterodímeros formados por moléculas de α e β tubulina.
o Cada microtúbulo é formado por 13 cadeias (protofilamentos) organizadas em espiral;
o A polimerização de tubulina depende da concentração de Ca2+ no citosol e da participação das MAPs (proteínas
associadas aos microtúbulos).
MAPs: as proteínas associadas aos microtúbulos são proteínas motoras que auxiliam o deslocamento das organelas e vesículas
dentro da célula. (GARTNER). Existem o MAP-1, MAP-2 e a TAU, com papel em células neuronais. Em células não neuronais, é
comum encontrarmos a MAP-4.
Pessoas com Alzheimer têm uma desorganização no transporte neural com deficiência na TAU o que contribui para o
estabelecimento da doença.
− Funções:
o Participam da movimentação de cílios e flagelos
o Transporte intracelular de partículas, vesículas e organelas.
o Estabelecem compartimentos intracelulares;
o Deslocamento de cromossomos na divisão celular
o Manutenção e estabelecimento da forma celular;
− Estabilidade variável:
o Estável: cílios
o Instável: fuso mitótico/meiótico (só se formam durante a divisão celular)
− São polimerizadas possuindo uma extremidade mais e uma extremidade menos.
o Extremidade +: crescimento rápido
o Extremidade -: deve ser estabilizada para não sofrer despolimerização (em excesso) e encurtar o microtúbulo
▪ A extremidade menos é estabilizada ao ser incluída dentro do centrossomo (região próxima ao núcleo
que contêm os centríolos).
− O movimento dos microtúbulos se dá em ambas as direções, tanto da extremidade + para a extremidade – quanto o
inverso;
o As duas principais famílias de ptn motoras são as dineínas e as cinesinas/quinesinas.
o Dineína: + � - (organiza a extremidade menos)
o Cinesina: - � + (organiza a extremidade mais)
A interrupção do processo de polimerização da tubulina por drogas antimitóticas tais como a colchicina bloqueia o evento
mitótico pois se liga às moléculas de tubulina impedindo a formação dos protofilamentos. Os alcalóides antimitóticos são usados
nos estudos de biologia celular.
Colchicina � interrompe a mitose na metáfase, prepara cariótipos, útil na quimioterapia do câncer. O complexo
colchicina-tubulina à extremidade mais e a despolimerização na extremidade menos contínua, provocando perda de estabilidade
já que a tubulina perdida não é reposta.
Vimblastina, Vincristina e Taxol são usados para dificultar a proliferação de células tumorais.
Taxol (paquilitaxel) �acelera a formação de microtúbulos e os estabiliza, o que atrapalha o movimento dos cromossomos na
mitose. Age de forma oposta à colchicina em relação à formação de MT, mas obtêm resultados semelhantes.
Vimblastina � atua despolimerizando os MT e formando, em seguida, complexos para-cristalinos com a tubulina.
Protofilamentos � dímeros de α e β tubulina � ( [MAPs] + [Ca2+] ) �MT (13 cadeias) � Axonema
Centrossomo: é a região próxima ao núcleo e ao complexo de Golgi. De aspecto fibrilar, o centrossomo é considerado o centro
organizador de microtúbulos (MTOCs) onde ocorre a polimerização de tubulina. No centrossomo se incluem os centríolos, os
corpúsculos basais dos cílios e flagelos e os centrômeros dos cromossomos.
− Classificação:
(1) Citoplasmáticos: presentes em células em intérfase;
(2) Mitóticos: correspondente às fibras do fuso mitótico.
(3) Ciliares: localizados nos eixos dos cílios
(4) Centriolares: pertencentes aos corpúsculos basais e aos centríolos.
− Os centríolos são ainda a base morfológica de várias organelas citoplasmáticas complexas como os corpúsculos basais,
centríolos, cílios e flagelos (presentes apenas nos sptz).
o Basal � corpúsculo basal
o Apical � axonema
− Problemas com dineína � cílios não se movem
Centríolos
− Pequenas estruturas cilíndricas compostas por nove trincas de microtúbulos
Interfase � 1 par de centríolos
Fase S � suplicação dos centríolos � 2 pares
− Em células que não estão se dividindo, os pares de centríolos estão localizados próximos ao núcleo e ao complexo de
Golgi.
Centríolos (par) � material granuloso ao redor do centríolo = citocentro ou centrossomo
Axonema (padrão 9 + 2)
Em cílios e flagelos, os MTs formam o axonema, uma estrutura formada por 9 díades (unidas por dineína e nexina) em
torno de 2 monômeros centrais separados.
Corpúsculos Basais
Estruturas idênticas às do centríolo (9 + 0) e são curtos. Migram do centrossomo para a periferia (membrana). Onde há
um corpúsculo basal, há formação de cílios. É um MTOC pois orienta a formação dos cílios.
Síndrome dos cílios imóveis:
− Leva à infertilidade masculina (por imobilidade dos flagelos dos sptz)
− Infecções crônicas das vias respiratórias como sinusite
− Discinesia ciliar primária
Síndrome de Kartagener:
− Causada por doença autossômica recessiva rara, que apresenta uma tríade composta por:
o Pansinusite crônica
o Bronquiectasia
o Situs inversus
o Dextrocardia
− Também recebe o nome de discinesia ciliar primária
− Anormalidades da estrutura ciliar por perda ou modificação da estrutura da dineína.
− *A síndrome de Kartagener é uma variante da síndrome de cílios imóveis.
❖ MICROFILAMENTOS/FILAMENTOS DE ACTINA
Os filamentos finos são filamentos de actina que interagem com a miosina para realizar movimentos intracelulares ou celulares
(GARTNER).
− Contração = ação conjunta da actina e da miosina
− Podem se organizar de diversas formas:
o Músculo estriado: estrutura paracristalina associados a filamentos grossos de miosina
o Córtex celular: rede citoplasmática, formando uma camada delgada próxima à superfície interna da membrana
plasmática. Esse córtex participa de ações de endocitose, exocitose e migração das células
o Associados a organelas, vesículas e grânulos citoplasmáticos: interagem com a miosina e transportam diversas
moléculas e estruturas
o Cinta durante o final da divisão celular: sua contribuição resulta na divisão das células mitóticas em 2 células
filhas.
− Os filamentos de actina são estáveis em células musculares. Em células não musculares, se dissociam e se reorganizam
com facilidade.
− Formados por duas cadeias de monômeros de actina G que se polimerizam formando duas cadeias enroladas de Actina
F (estrutura quaternária);
− Também são polarizadas com uma extremidade mais de crescimento rápido e uma extremidade menos de crescimento
lento;
− 50 % da actina celular está em sua forma monomérica (Actina G) presa a pequenas proteínas (Ex: profilina e timosina);
− As proteínas de capeamento regulam o tamanho desejado dos microfilamentos ligando-se à extremidade mais e
cessando o seu alongamento.
− O processo de encurtamento dos filamentos é regulado em presença de ATP, ADP e Ca2+ pelas proteínas de capeamento,
como a gasolina, que impedem a polimerização dos filamentos.
OBS: o polifosfoinostiídio (fosfolipídio da membrana celular) tem efeito contrário: impede a ação da gasolina.
Drogas que afetam a estrutura dos microfilamentosde actina:
Citocalasinas: impedem a polimerização, bloqueando a entrada de actina na extremidade mais.
Faloidinas: impedem a despolimerização, bloqueando a saída de actina da extremidade menos.
− A polimerização dos filamentos de actina é influenciada por pequenas variações no teor de Ca2+ e AMP cíclico (cAMP)
− Os filamentos de actina podem estar associados a diversas proteínas como a miosina, α actina, espectrina, fimbrina,
filamina, gelsolina e talina. Essas ptns se ligam à actina para realizarem funções celulares essenciais.
− Os feixes de actina podem se associar de forma a criarem feixes contráteis, redes semelhantes à géis ou feixes paralelos.
o Feixes contráteis: formam sulcos de clivagem (anéis contráteis) durante a divisão mitótica. Também são
responsáveis por atividades celulares como endocitose, exocitose, movimentação celular e projeção de
filopódios.
o Redes semelhantes a géis: base estrutural para grande parte do córtex celular. Rigidez dada por filamina,
garantindo maior viscosidade. O gel se liquefaz pela ação da gelsolina que, na presença de ATP e maior
concentração de Ca2+ cinde os filamentos de actina.
o Feixes paralelos: organizados por filamentos de actina associadas a ptn fimbrina e vilina, formando o eixo
central de micro espigões e de microvilosidades, respectivamente.
Proteínas ligantes de actina:
α-actina Forma feixes contráteis
Fimbrina Forma feixes paralelos
Filamina Ligação transversal de filamentos de actina em malha gelatinosa
Miosina II Contração por deslizamento de filamentos de actina
Miosina V Movimentação de vesículas e organelas ao longo dos filamentos deactina
Espectrina α e
β Forma malha de sustentação da membrana plasmática das hemácias
Gelsolina Cinde e forma um capuz de filamentos de actina
Timosina Liga-se a subunidades de actina G mantendo-as na forma monomérica
− Participam de movimentos amebóides e da constituição dos microvilos.
− Os filamentos grossos de miosina são formados por dois longos polipeptídeos enrolados que assumem a forma de um
bastão longo com duas cabeças globulares em uma das extremidades;
− As cabeças dos filamentos de miosina tem atividade ATPásica, com um sítio de ligação reversível com a actina.
− Outras interações entre actina e miosina (em células não musculares);
o Células mioepiteliais: presente em glândulas salivares, sudoríparas e mamárias;
o Células mióides: presentes nos túbulos seminíferos;
o Células endoteliais: presentes nos vasos sanguíneos;
▪ Todos promovem contração;
− Outras atividades celulares;
o Citocinese: formam um anel contrátil na face interior da membrana plasmática das células em mitose,
promovendo o estrangulamento do citoplasma e a separação das duas células.
o Movimentos morfogenéticos: um exemplo é a origem endodérmica do pâncreas a partir do epitélio.
o Microvilos: presentes nas células dos túbulos contorcidos renais, nas células absortivas do epitélio intestinal.
Aumentam a superfície de absorção.
❖ FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
− NÃO participam da contração ou de movimentos amebóides
− Função exclusivamente estrutural (de sustentação) e ancoram o núcleo em seu lugar; Também fornecem uma conexão
adaptável entre a membrana celular e o citoesqueleto.
− Não são formados por monômeros precursores. São estáveis permanecendo por longo tempo no citoplasma;
− São abundantes em células que sofrem atritos (ex: epiderme), axônios e células musculares;
− O citoesqueleto, em especial os filamentos intermediários, reage a forças geradas na matriz extracelular e, ao forçar
modulações da forma e da localização dos constituintes celulares, protegem a integridade estrutural e funcional da célula
contra tensões e trações externas.
Tipos predominantes de filamentos intermediários:
Queratina (30 variações)
Tipo I (ácido)
Tipo II (neutro/básico)
Tonofilamentos
Células epiteliais (também em estruturas
extracelulares)
Pelos e unhas
Células epiteliais � pavimentosas
estratificadas queratinizadas
- sustenta conjuntos de células e dá força tênsil
ao citoesqueleto;
- auxilia na formação de desmossomos e
hemidesmossomos.
Desmina
Células musculares
(nos filamentos intermediários do tecido
muscular liso e nas linhas Z dos músculos
estriados esqueléticos e cardíacos)
Liga miofibrilas de músculo estriado (em torno
dos discos Z); une-se a densidades
citoplasmáticas do músculo liso.
Vimentina (Tipo III)
*pode se copolimerizar com
desmina e com proteína fibrilar
ácida da glia
Células embrionárias
Células mesenquimais
Fibroblastos
Leucócitos
Células endoteliais
Envolve o envoltório nuclear, está associada ao
aspecto citoplasmático do complexo do poro
nuclear.
Proteína ácida fibrilar da Glia
(GFAP)
Astrócitos
Células de Schwann
oligodendroglia
Sustenta a estrutura da célula da glia.
*Periferina = presente em neurônios do SNP
que co-polimeriza com uma proteína do tipo IV.
Neurofilamentos
NF – B
(baixo peso molecular)
NF – M
(peso molecular médio)
NF – A
(alto peso molecular)
Neurônios
α-internexina � neurônios do SNC
Forma o citoesqueleto de axônios e dendritos,
auxilia na formação do estado de gel do
citoplasma, ligação transversal responsável por
grande força tênsil.
Lâminas do núcleo
A, B e C
Revestimento do envoltório nuclear de
todas as células
Controle e montagem do envoltório nuclear;
organização da cromatina perinuclear;
− Há ptn que ligam os filamentos intermediários formando uma malha tridimensional que facilita a formação do
citoesqueleto. Os 4 principais são:
o Filagrina: une os filamentos de queratina em feixes;
o Sinamina e plectina: unem a desmina e a vimentina, respectivamente, em malas tridimensionais intracelulares;
o Plaquinhas: auxiliam a manutenção de contatos entre os filamentos intermediários de queratina e os
hemidesmossomos das células epiteliais, assim como dos filamentos de actina com neurofilamentos dos
neurônios sensoriais.
OBS: Há mais de 30 tipos de filamentos de queratina e são encontrados nas células epiteliais, particularmente na epiderme e seus
derivados (pelos, unhas, etc...) Também se associam aos hemidesmossomos e desmossomos conferindo resistência mecânica.
Como cada filamento tem sua própria origem, métodos imunocitoquímicos são empregados para estabelecer a origem de células
tumorais desconhecidas. Essa informação é útil para orientar o diagnóstico e o tratamento.
❖ DEPÓSITOS CITOPLASMÁTICOS
Depósitos transitórios, constituídos de reservas de nutrientes ou outras substâncias.
Gotículas de lipídios � Tecido adiposo; córtex adrenal e em célulashepáticas;
Depósitos de hidratos de
carbono � Formam grânulos de glicogênio
Depósitos de pigmento � Melanina, caroteno (epiderme e retina)
Lipofuscina é um pigmento pardo que aumenta nas células com a idade, de constituição química complexa e pouco
conhecida. Seus grânulos são constituídos por substâncias que não foram digeridas pelos lisossomos. Comum em células que não
se renovam, como neurônios e células do músculo cardíaco.
❖ CITOSSOL OU MATRIZ CITOPLASMÁTICA
A homogeneização rompe a malha micro trabecular que compreende:
− Microfilamentos de actina
− Microtúbulos
− Subunidades proteicas do citoesqueleto
− Miosina
− Enzimas
− Glicose
− Aminoácido
− Vitaminas
− Proteínas motoras
− “maquinaria” para síntese protéica (rNA, mRNA, tRNA, enzimas e outros fatores)
❖ PROTEÍNAS MOTORAS
− Transporte de vesículas e organelas no meio intracelular;
− Dineínas e cinesinas
− Cada complexo e ptn é constituído por dois componentes:
o Adaptadores: se prendem às várias partículas a serem transportadas e aos componentes motores;
o Motores: se prendem aos adaptadores e aos microtúbulos ou filamentos de actina na outra extremidade;
Macete: é possível fazer uma analogia: trilhos seriam os microtúbulos; rodas seriam proteínas motoras; vagões seriam as proteínas
adaptadoras.
Fluxo anterógrado: cinesina (fluxo normal) Ex: neurônio
Fluxo retrógrado: dineína (retorna à vesícula)
*vírus da raiva se liga à dineína para alcançar o corpo celular do neurônio
Epidermólise bolhosa simples:
Mutação da queratina 5 e 14, do grupotipo I e II dos filamentos intermediários. É hereditário e de traço autossômico
dominante. Há a quebra da estrutura celular, o líquido do conjunto entra no epitélio e provoca a formação de bolhas, ao mínimo
trauma (aperto, acidente, etc). Ela ocorre na camada basal do epitélio.
Hiperqueratose epidermolítica
Mutação da queratina 1 e 10
Queratoderma epidermolítica plantopalmar
Só acontece nas plantas dos pés e das mãos sendo provocado pela mutação dos genes da queratina 9.
Esclerose amiotrófica lateral
Perda de neurônios motores, sem ainda uma justificativa para isso, com a paralisia celular e consequente morte. Não fala
mais, não deglute, sendo impossível a vida. É caracterizado por um arranjo anormal das proteínas dos filamentos intermediários
dos neurofilamentos.