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Biologia Celular – 06/05/2020 Gabriela Klein • Os microfilamentos são estruturas delgadas, finas e que pertencem ao citoesqueleto. • São as mais abundantes proteínas presentes nas células eucarióticas. • O principal componente dos microfilamentos é a actina. • Constituem 5% das proteínas celulares. • Participam da formação do córtex celular, importante para reforçar principalmente a membrana plasmática. • Participam ativamente na parte de especializações de membrana, através dos movimentos conhecidos como amebóides e de fagocitose. Estrutura dos microfilamentos • Os microfilamentos são monômeros globulares de actina, chamados glóbulos, por isso monômeros globulares são chamados de Actina G (G de globulares). • Actina G- deve se pensar em monômeros individualizados e não associados. • Os monômeros se associam em um arranjo escalonado na presença do ATP ( está presente em todos os monômeros). • Esse arranjo forma uma estrutura que chamamos de filamento: a Actina F (F de filamento) ou filamento de actina. • São filamentos finos, de 5 a 7 nm, por isso a característica delgada. Mecanismo de Síntese e Degradação • Polimerização – crescimento • Despolimerização – perda • Nos microfilamentos tem o mesmo mecanismo dos microtúbulos: Extremidade (+) Extremidade (-) • O crescimento, em geral ocorre na extremidade (+), enquanto a perda ocorre na extremidade (-). Entretanto, no microfilamentos de actina, o crescimento pode ocorrer nas duas extremidades. Esse mecanismo de polimerização e despolimerização é conhecido como fluxo de renovação ou treadmilling. Treadmilling • Monômeros de actina G são montados em uma extremidade e desmontados simultaneamente na outra extremidade, formando um equilíbrio dinâmico, um fluxo de renovação, entre as extremidades da actina F. • Isso é diferente da instabilidade dinâmica de crescimento dos microtúbulos, que é uma alternância das fases de crescimento lento e despolimerização rápida • O fluxo de renovação dos filamentos de actina acontece pois são filamentos contráteis que requerem renovação contínua. • Os monômeros de actina possuem um sítio de ligação para o ATP. Por isso, os filamentos de actina são estruturas chamadas de ATP- dependentes. • O livro Alberts resolveu mudar a conformação do desenho ilustrativo sobre a actina: antes eram bolinhas e agora passou a ser com setas. • Por que o desenho é diferenciado? Com a base ativa (ATP - 3 fosfatos), ele fica com uma parte farpada onde encaixa outro monômero pontiagudo também farpado, começando a encaixar um no outro. Se não tiver ATP, não haverá parte farpada, mas sim plana. Logo, se é plano, automaticamente e não consegue encaixar a cabeça pontiaguda e não forma um filamento. • A extremidade farpada sempre está voltada para a extremidade (+). • A extremidade pontiaguda está apontada para a extremidade (-) • O monômero associado ao ADP fica rodando dentro da célula até conseguir se associar a outro fosfato, formando um monômero associado ao ATP. O ADP fica em stand-by para ser renovado no fluxo. A conformação das estruturas nos facilita o entendimento. • Os filamentos de actina, inicialmente, são formados longitudinalmente, mas, quando associados a outras proteínas, elas conferem Microfilamentos de Actina Biologia Celular – 06/05/2020 Gabriela Klein outra conformação a esses filamentos, promovendo outros tipos de crescimento. Proteínas que conferem outros tipos de crescimento ao filamento de actina / o Existe o que se chama de complexo Arp 2/3 (dois-três): são duas proteínas que se associam e precisam de um outro ativador, um fator de ativação, formando um complexo. Esse complexo se encaixa, pelo fator de ativação (representado por um triângulo), e se desloca para a lateral do que foi formado. o Dessa forma, o complexo Arp 2/3 se associa lateralmente ao primeiro filamento formado e se ativa, iniciando a formação de outro filamento de actina. Assim, o complexo Arp 2/3, com seu fator de ativação, promove a ramificação do filamento de actina, o que confere força e resistência. o Caso não exista o fator de ativação, não é possível formar um monômero com superfície de encaixe perfeita para adicionar outros monômeros. o O complexo Arp 2/3 promove uma nucleação: a partir dele, podemos encaixar outras subunidades. Os processos de nucleação se repetem, formando ciclos repetidos de nucleação. o A formina atua na extremidade (+). Por meio de um sistema “de catraca”, adiciona monômeros rapidamente: uma cabeça se liga ao filamento de actina e a outra permite a adição de um novo monômero, formando um complexo dimérico e guiando o alongamento, o crescimento reto do filamento a partir da extremidade (+). Várias forminas estão ligadas à membrana plasmática. Proteínas que controlam o treadmilling o Auxiliam o crescimento dos filamentos de actina. o Captura os monômeros de actina G e evita sua polimerização em filamentos. Não deixa acrescentar monômeros na extremidade (+). A vantagem disso é estabilizar o crescimento, não deixando crescer arbitrariamente. o Faz a mesma função da timosina, atuando na extremidade (+), fazendo uma ligação com o monômero e impedindo sua ligação com o filamento. Ela é “falsiane”, “bipolar”, atuando em duas frentes: ela não só impede a ligação do monômero na extremidade (+), como também atua promovendo a polimerização na extremidade (-). O monômero de actina G se associa ao ADP na extremidade (-) e necessita da adição de um fosfato para ser um ATP ativo. Quem promove a troca do ADP por ATP para ativar a extremidade (-) para adição é a profilina. Logo, ela atrapalha a despolimerização e tem uma função estabilizadora. Biologia Celular – 06/05/2020 Gabriela Klein o Ela é “uma vó com uma tesourinha” que, na presença do cálcio, corta o fragmento na metade e coloca um capuz nas extremidades que cortou. Esse capuz impede a adição de monômeros, promovendo a estabilidade. Logo, é uma proteína de papel duplo: de mapeamento e de corte na presença do cálcio. o Conhecida como fator de despolimerização de actina, toca os monômeros associados a ADP, “entra no curral, abre a porteira e vai tocando o gado até sair”. Ela se liga na extremidade (-) e os monômeros de actina G + ADP vão saindo rapidamente. Logo, ela dispara e facilita a despolimerização. Drogas que influenciam a estrutura dos filamentos o Oriundas de fungos e esponjas-domar que têm potencial de mimetizar as proteínas dentro da célula, influenciando na síntese e degradação dos microfilamentos. o Produzidas por fungos, interferem nos movimentos celulares. Se ligam à extremidade de rápido crescimento, impedindo a adição de actina G e a polimerização. Mimetiza a timosina. o Produzidas por um fungo/cogumelo chamado Amanita phalloides. Interfere nos movimentos celulares, combinando-se lateralmente com os filamentos de actina e estabilizando-os. Mimetiza o capuz da gelsolina. o Produzidas pela esponja-do-mar Latrunculla magnifica. Rompem os filamentos de actina por se ligarem aos monômeros da extremidade (-) e induzirem diretamente a despolimerização da actina F. Mimetiza a cofilina. ** OBS 1: Chá de cogumelo - interfere nos filamentos de actina na célula e na sinalização celular, iniciando alterações de memória, promovendo miragens e surtos psicóticos, agindo no córtex e na despolimerização neuronal. ** OBS2: Toxina do baiacu - faz a despolimerização dos filamentos de actina, mimetizando as cofilinas. Precisa ser preparado cuidadosamente para ingestão, pois pode gerar um problema sério nos filamentos de actina da musculatura do aparelho respiratório, levando à insuficiência respiratória. Em casos brandos, pode dar dormência no nariz e nos lábios. Proteínas que permitem os filamentos de actina formarem redes ou feixes paralelos α- o Forma pontes entre dois filamentosde actina, originando feixes paralelos mais distantes. Funcionam como espaçadores, mantendo os feixes equidistantes. Permite o encaixe de outras estruturas. Relacionados a células musculares esqueléticas. o Forma ponte entre dois filamentos de actina, originando feixes paralelos mais próximos. Funcionam como espaçadores, mantendo os feixes equidistantes. São mais finas e compactas. Ex.: microvilosidades intestinais. o Proteína de feixe, assim como a fimbrina; Biologia Celular – 06/05/2020 Gabriela Klein o Junto com a fimbrina, auxilia na interligação de feixes de actina encontrados nas microvilosidades. o Formam estruturas entrelaçadas, por dois filamentos de actina em um ângulo reto exato para não deixar que se soltem, construindo uma rede tridimensional de actina e gerando estabilidade com uma textura frouxa e viscosa (géis). Os géis de actina formados pela filamina são necessários para emitir lameliopódios, mais achatados, que promovem o deslocamento da célula sobre superfícies sólidas. o Proteína identificada nas células vermelhas, abaixo da membrana plasmática das hemácias. Longa e flexível, possui duas cadeias alfa e duas cadeias beta, conferindo uma composição e conformação diferenciada às hemácias. o Quando ocorre uma alteração nas cadeias alfa e/ou beta das espectrinas, as hemácias apresentam uma morfologia distinta do seu formato original. Quando essas hemácias alteradas passam pelo baço, o baço reconhece seu formato diferente e promove a degradação dessas hemácias, causando um quadro de anemia hemolítica. Mutações na espectrina, portanto, levam à hemólise, à destruição das hemácias e a uma consequente anemia. Essa mutação é conhecida também como esferocitose, levando a anemia hemolítica por mutações nas cadeias das proteínas que formam o arcabouço da estrutura do eritrócito. Mutações na queratina o Mutação nas queratinas 5 e 14. o Pode ser genética. o Mutação nas queratinas 1 e 10. o Queratinização acentuada. o Aspecto de pedra. o Normalmente em dobras cutâneas (joelho). o Mutação na queratina 9. o Começa a ser perceptível, geralmente, na adolescência. o Hiperqueratinização palmoplantar.
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