Citoesqueleto

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PCM I – Everton
---------------- Citoesqueleto ---------------
- responsável por formar arcabouço interno nas células eucariontes (relacionado com organização interna celular, por causa dessa propriedade); importante para divisão celular
Para funcionando celular adequado as células devem:
. se organizar no espaço: respeitar os limites do tecido do qual ela faz parte - ex: célula de tecido epitelial precisa estar conectado com outras células, mas precisa respeitar o limite do seu tecido. A célula precisa manter a sua forma e isso é feito pelo citoesqueleto;
. interagir mecanicamente com o ambiente ao seu redor (tecido/outras células)
. apresentar uma conformação correta para execução da sua função: as estruturas que são de modificação de membrana vão ter uma sustentação baseada em citoesqueleto
. ser fisicamente robustas
. estar estruturada de forma adequada internamente
. capazes de modificar sua forma e migrar (ex: leucócitos; macrófagos)
. capazes de reorganizar seus componentes internos como decorrência dos processos de crescimento, divisão e/ou adaptação a mudanças no ambiente: o citoesqueleto é uma estrutura muito dinâmica, tem capacidade de reorganização, para que a célula desenvolva suas atividades funcionais
Todas essas funções são dependentes do citoesqueleto e altamente desenvolvidas em células eucarióticas ☝
Citoesqueleto
- é formado por 3 tipos de filamentos básicos: filamentos intermediários; microtúbulos (formado pela proteína tubulina); microfilamentos de actina (formado pela proteína actina)
*cor vermelha: actina; verde: microtúbulos; azul: filamentos intermediários*
. filamentos intermediários proporcionam resistência mecânica.
. microtúbulos determinam o posicionamento das organelas delimitadas por membrana, promovem o transporte intracelular e formam o fuso mitótico que segrega os cromossomos durante a divisão celular.
*proteínas motoras se acoplam aos microtúbulos*
. filamentos de actina determinam a forma da superfície da célula e são necessários para a locomoção das células como um todo; eles também conduzem a divisão de uma célula em duas.
As organelas são estruturas que estão sustentadas por uma rede/malha de filamentos (proteínas fibrosas que contêm os filamentos intermediários). Os outros 2 filamentos (actina e microtúbulos) também estão distribuídos pelas células;legenda: (a) célula epitelial de absorção, apresenta os 3 tipos de filamentos: a actina sustenta as microvilosidades (projeções de membrana); os filamentos intermediários estão relacionados a estrutura e suporte; os microtúbulos formam trilhos pelas células, na qual proteínas podem trafegar (transporte intracelular)
(b) célula de sistema nervoso: conexão muito forte de microfilamentos de actina (localizado na região perimembranar) com membrana – responsáveis pelas projeções de membranas – característica de contratilidade
*ao fazer fagocitose – necessidade de actina*
em uma estrutura de sustentação, precisa de maior contratilidade – trama de actina com modificações no formato para dar maior sustentação ou maior contratilidade
(c) célula em divisão: actina é responsável pelo estrangulamento (CITOCINESE) ao final da telófase, para que seja possível a divisão da célula – contração de actina na parte equatorial da célula permite esse processo
já os microtúbulos – se reorganizam para formar o fuso mitótico e carregar cromátides irmãs
 
*filamentos intermediários estão conectados lateralmente aos desmossomos, logo, citoesqueleto também participa da adesão*
Dinamismo dos filamentos do citoesqueleto (dinamismo é possível e ocorre de maneira bem rápido)
*filamentos intermediários não tem capacidade dinâmica*
os filamentos do citoesqueleto são formados por proteínas, conectadas em séries (filamentos de actina: ptn actinas; microtúbulos: ptn tubulina) e não se conectam por ligações fortes, as ligações entre esses monômeros são fracas para que possa se desfazer e refazer (dissociação e reassociação) rapidamente, atendendo a demanda da célula; 
A estabilidade térmica do citoesqueleto, depende da ligação dos filamentos
quando formado a partir de estruturas múltiplas, dá mais estabilidade para a estrutura
*sustentação: função dos filamentos intermediários*
A associação de monômeros aumenta o gráfico de crescimento dos filamentos, mas respeitando limites da célula
*há controles que determinam até qual tamanho que pode crescer os filamentos*
nucleação: subunidades de actina, se ligando e formando oligômeros
Polímero pode associar uma subunidade
Filamentos de actina (formada pela actina é uma ptn globular e conecta uma com a outra pela cabeça de uma e cauda de outra – propriedade: CONTRATILIDADE) 
- microfilamentos de actina (do citoesqueleto, não dos mm.)
. são mais finos, mais flexíveis (que os outros 2 tipos de filamentos), mas dependendo da organização da trama de actina pode ser bastante resistente e rígidos à tração;
. estrutura polarizada (tem 2 extremidades: + e -): a dinâmica de crescimento e dissociação ocorre mais rapidamente na extremidade + do que na - 
*as extremidades são ligadas a ATP, na actina*
Os processos de treadmiling (controla tamanho dos filamentos) e instabilidade dinâmica de filamentos
*ATP: favorece encaixe - tendência a sofrer associação; o nucleosídeo menos energético (ADP) muda formato da proteína, favorecendo a dissociação*
favorecimento do desencaixe: extremidade - ; maior associação de monômeros: extremidade + - monômeros devem estar ligados a ATP (mais associação que dissociação, uma vez que ocorre as 2 em ambos os lados)
A forma como os filamentos crescem, depende de proteínas acessórias (proteínas regulatórias)
exemplos: formina: induz formação de feixes paralelos; se liga a extremidade + e induz o crescimento em feixes paralelos
. complexo ARP: duas proteínas e 1 fator de ativação que conseguem organizar de uma maneira diferente da trama de actina; se liga a extremidade – e induz formação de feixes perpendiculares
proteínas que se ligam a filamentos já formados ☝
proteínas que se ligam a subunidade (actina - monômeros) que vão formar os filamentos 👇
. profilina
. timosina: monômeros de actina ligados à timosina estão em um estado de bloqueio, não podendo associar-se nem à extremidade mais nem à extremidade menos dos filamentos de actina, e não são capazes de hidrolisar ou modificar o nucleotídeo ao qual estão ligados
- outras proteínas se ligam ao filamento já formado
4 últimas proteínas são proteínas de conexão do filamento de actina com outras estruturas e não de regulação do crescimento
 
. alfa-actina: espaçamento maior > maior contratilidade
. fimbrina: a aproximação impede a contratilidade, pois não é possível colocar outras proteínas contráteis (como a miosina) > feixes mais rígidos
proteínas que conectam os feixes paralelos de actina ☝
. filamina: conecta feixes ramificados; promove a formação de uma rede frouxa e extremamente viscosa pela união de dois filamentos de actina em ângulos praticamente retos
. espectrina e ERM (3 ptn diferentes): conectam actina a membrana celular
Os filamentos de actina – algumas funções na sustentação de projeções transitórias da superfície celular (projeções que são formadas nas células para executar alguma função momentânea específica)Microtúbulos 
. formados por um heterodímero de duas proteínas (a-tubulina e b-tubulina), associados por ligação não-covalente
. monômeros têm sítio de ligação a GTP
GTP da alfa-tubulina é constitutivo – não pode ser mexido, é a parte integrante; GTP da beta-tubulina é intercambiável – pode sofrer hidrólise e se transformar em GDP (dissociação – GDP na beta-tubulina)
. estrutura cilíndrica oca e firme, formada a partir de 13 protofilamentos paralelos composto de molécula alternadas de a-tubulina e b-tubulina
 GTP (vermelho)
. contato "topo" e "base", e contatos laterais fazem com que os microtúbulos sejam rígidos e difíceis de sofrerem dobramentos, tornando-os elementos estruturais mais rígidos e resistentes das células animais
- Instabilidade dinâmica: processo pelo qual os microtúbulos regulam otamanho do filamento
*protofilamento encurvado – favorecimento do desencaixe/despolimerização > encurtamento*
a quebra/hidrólise do GTP pode ser proposital: ex – na formação do fuso mitótico precisa da polimerização, mas na anáfase, precisa trazer cromossomos para polos opostos, logo os microtúbulos devem encurtar – NECESSIDADE DA CÉLULA DE ENCURTAR MICROTÚBULO
*gama-tubulina não faz parte do filamento*
. microtúbulos são nucleados a partir de um centro organizador dos microtúbulos (MTOC) onde y-tubulina é encontrada em maior concentração. A nucleação depende em muitos casos do complexo do anel da y-tubulina (gama-TuRC). Dentro desse complexo, duas proteínas acessórias ligam-se diretamente à y-tubulina, juntamente com várias outras proteínas que ajudam a criar um anel espiral de moléculas de y-tubulina, o qual serve como molde para gerar um microtúbulo com 13 protofilamentos
*muitas células animais têm um único e bem definido MTOC, chamado centrossomo*
*2 centríolos encontram-se imersos no centrossomo – 1 centríolo consiste em um arranjo cilíndrico de microtúbulos curtos e modificados*
. extremidade + : onde ocorre a despolimerização e polimerização dos microtúbulos; extremidade - : não está acontecendo nada (está voltado para o centro organizador do microtúbulo)
- Proteínas regulatórias para crescer e encurtar microtúbulos
. gama-TuRC: promove crescimento do microtúbulo pelo centrossomo. MAP’s (proteínas de associação a microtúbulos): estabiliza os microtúbulos evitando sua dissociação
- um subgrupo de MAPs media a interação de microtúbulos com outros componentes celulares. Esse subgrupo é bastante presente em neurônios, nos quais feixes de microtúbulos estabilizados formam o centro dos axônios e dos dendritos que se estendem a partir do corpo celular
- as células que superexpressam MAP2 apresentam longos domínios projetados, formam feixes de microtúbulos estáveis com um amplo espaçamento, ao passo que células que superexpressam tau, uma MAP que apresenta domínios de projeção curtos, formam feixes de microtúbulos empacotados de forma muito mais compacta (C) conexão de filamentos de microtúbulos – distâncias maiores e volume é maior
- Proteínas motoras associadas aos microtúbulos
- Transporte de vesículas: microtúbulos são importantes para tráfego vesicular (ex: transporte de neurotransmissores)
- Microtúbulos formam os fusos mitóticos: rearranjo drástico do citoesqueleto de microtúbulos
- Ação dos microtúbulos na mitose
- Drogas que afetam a dinâmica de microtúbulos e dos filamentos de actina
bloqueiam processo mitogênico ☝
Filamentos intermediários 
 - é envolvido por muitas proteínas: costumam ser fibrosas
problemas nessas estruturas podem causar doenças acatolíticas (fenômeno de acantólise: desprendimento de células da camada espinhosa do tecido epitelial)