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Citoesqueleto: Estrutura e Função

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Biologia Molecular e Celular
Isabel Lima
CITOESQUELETO
Está perdido?
As anotações que eu fiz durante a aula estão em preto.
Já as anotações feitas durante a leitura do Alberts estão em azul!
Em verde estão algumas observações feitas nas aulas para tirar as dúvidas!
Referências utilizadas:
ALBERTS, B.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; et al. Biologia molecular da célula. Artmed, 2010.
INTRODUÇÃO
● Microtúbulos
○ Distribuição radial se estendendo para a periferia da célula
○ Diâmetro de 25 nm
○ Instabilidade dinâmica
○ É formado por subunidades de tubulina (893)
■ São assimétricas → polarização do feixe em cabeça-cauda com
diferentes propriedades
■ Hidrolisa GTP
○ Determinam o posicionamento das endomembranas, promovem o
transporte intracelular, formam cílios e forma o fuso mitótico → é tipo
uma linha de trem que corta toda a cidade
● Filamentos de Actina → periférica
○ Possui um diâmetro de 7nm
○ Instabilidade de rolamento
○ É formado por subunidades de actina (893)
■ São assimétricas → polarização do feixe em cabeça-cauda com
diferentes propriedades
■ Hidrolisa ATP
■ Revestem a face interna da membrana plasmática que podem
conferir a ela elasticidade, resistência, adesão à substratos e até
Biologia Molecular e Celular
Isabel Lima
mesmo uma especificidade conformacional da célula (como as
microvilosidades) (890)
○ Determinam a forma da superfície e auxiliam na locomoção geral → é
tipo uma muralha, as paredes da cidade
● Filamentos Intermediários
○ Interliga outros elementos do citoesqueleto
○ O seu diâmetro é de 10 nm (diâmetro intermediário)
○ Da sustentação mecânica à célula → estabilidade
○ É formado por subunidades menores próprias alongadas e fibrilares
(890)
■ São simétricas → filamentos não polarizados
■ Não hidrolisam ATP ou GTP
○ Dão uma resistência mecânica à célula
○ Reveste a face interna da carioteca, protegendo o DNA
● Proteínas auxiliares/acessórias
○ Regula e liga os filamentos → é a infraestrutura, o cimento
○ Proteínas motoras → máquinas ATPases que movem as organelas
pelos filamentos (é a bomba que “empurra” o trem) (889, albertão)
CONCENTRAÇÃO CRÍTICA
Kon e Ko�
● Kon ou taxa de adição é a taxa em que se
adiciona as subunidades em um polímero.
○ É diretamente proporcional à
concentração de monômeros livres
● Koff ou taxa de remoção é a taxa de
dissociação desse polímero em subunidades.
Biologia Molecular e Celular
Isabel Lima
A CONCENTRAÇÃO CRÍTICA
● Dá-se quando Kon . C = Koff ⇒ CC = Koff / Kon
● Acontece quando o polímero cresce o suficiente para que a C (Concentração
de monômeros livres) alcance a CC (Concentração crítica), reduzindo o Kon
até que ele se equilibre com a taxa de saída. (902)
SUA INFLUÊNCIA NAS EXTREMIDADES DOS
MICROTÚBULOS E DOS FILAMENTOS DE ACTINA
SEM A HIDRÓLISE DE ATP/GTP
Cada extremidade possui Kon e Koff diferente devido à alterações
conformacionais das subunidades que compõem cada extremidade. Mas se você
parar para pensar, se na extremidade + se entra 4x mais subunidades, na
extremidade - se entra 4x menos!
Essa é pra galera de exatas (não eu)
Na extremidade +: 4.Kon.C = Koff ⇒ C+ = Koff/Kon.4
Na extremidade -: Kon.C = Koff/4 ⇒ C- = Koff/Kon.4
Portanto, C+ = C- = CC igual pra ambas :)
Portanto, se a relação Koff/Kon é a mesma, a CC tamb
● C < CC ⇒ Encurtamento em ambas extremidades
● C > CC ⇒ Crescimento em ambas extremidades
COM A HIDRÓLISE DE ATP/GTP
A actina se liga ao ATP/ADP e a tubulina se liga ao GTP/ADP. Essas
subunidades, quando na forma T, tem uma alta afinidade pelas subunid. adjacentes,
aumentando a taxa de crescimento (Capa de GTP) . Quando elas estão na forma D
essa afinidade é perdida e essa extremidade tende a dissociar-se.
Biologia Molecular e Celular
Isabel Lima
Portanto, o Kon e o Koff de cada extremidade é diferente, dando um CC
diferente para cada extremidade!
● Extremidade mais (T) → crescimento mais rápido ⇒ CC menor
● Extremidade menos (D) → crescimento menos rápido ⇒ CC maior (903)
A ADAPTABILIDADE DO CITOESQUELETO
● Os sistemas do citoesqueleto são dinâmicos, adaptáveis e rápidos.
● Isso se dá por conta das ligações não-covalentes que ligam as suas
subunidades (mais fracas que ligações que ligam proteínas, o DNA e etc)
(894)
● Essas subunidades não são organizadas linearmente apenas, mas também
não são tão grossos → é preciso ter força e adaptabilidade (894)
● As proteínas acessórias regulam a polimerização/despolimerização dos
filamentos, dando a eles esse comportamento dinâmico (895)
○ Elas recebem sinais extra e intracelulares para esse tipo de regulação
○ Proteínas motoras → são os trens que andam pelas linhas ferroviárias
(microtúbulos ou actina) usando da hidrólise do ATP
● Divisão Celular
○ Exemplo da rapidez do rearranjo do citoesqueleto
○ Microtúbulo → fuso mitótico bipolar
○ Actina → movimentação do fibroblasto sobre a placa, permitindo que a
célula tenha um formato esférico e também forma o anel contrátil que
divide as duas células (890, big beto)
● Neutrófilos
○ Perseguição celular e fagocitação com a influência da actina (891, big
beto)
ORGANIZAÇÃO E POLARIDADE CELULAR
● O citoesqueleto é quem forma e estabiliza a morfologia diferenciada de
várias células → neurônios, células epiteliais e etc
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● Algumas morfologias são estáveis, como as microvilosidades e os cílios das
células epiteliais de revestimento interno, e outras são temporárias, como os
feixes de actina centrais das microvilosidades. (892)
● Forma as polarizações gerais da célula, criando diferenças entre as regiões
superiores, inferiores, anteriores e posteriores. (893)
MICROTÚBULOS
● Sua distribuição na célula é radial
● O seu diâmetro é de 25 nm
● Possui uma instabilidade dinâmica
● São compostos por dímeros de alfa e beta tubulinas ligadas à GTPs
○ Na tubulina beta há a hidrólise do GTP
○ Na tubulina alfa não há essa hidrólise → o GTP já está muito
"incrustado" no filamento
○ A hidrólise do GTP é catalisada quando as tubulinas estão
polimerizadas
○ Forma T⇒ Ligada ao GTP → tende a polimerizar
○ Forma D⇒ Ligada ao GDP → tende a despolimerizar
● Possui 13 protofilamentos (associação de dímeros) estruturados
tridimensionalmente formando um cilindro com um orifício oco
○ Formação vertical → O topo da B forma uma interface que se liga a
alfa, possuindo uma alta energia de ligação (926)
○ Formação horizontal → interações não covalentes entre os
protofilamentos, ligando dímeros iguais (927)
○ Um desemparelhamento forma uma estrutura helicoidal
● São rígidos e quase inflexíveis, mas crescem muito rápido (927)
● São polarizados
○ Alfa-tubulina → menos (-)
○ Beta-tubulina → mais (+)
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CRESCIMENTO DOS MICROTÚBULOS
● O seu crescimento preferencial é pela extremidade +
○ Há a conservação dos GTP não hidrolisados na extremidade +,
facilitando as afinidades entre os dímeros
○ Na extremidade -, por sua vez, há a hidrólise do GTP, fazendo com que
os dímeros percam essa afinidade
● Os microtúbulos se ancoram no centrossomo
○ A extremidade - que se liga ao centrossomo
○ A extremidade + está livre
● Enquanto o microtúbulo está em crescimento/resgate, mantém-se a capa
de GTP não hidrolisada
○ A taxa de entrada de dímeros + GTP > a taxa de hidrólise (927)
○ A hidrólise do GTP curva o polímero, mas a capa de GTP segura essa
flexão, evitando a quebra
● Quando os dímeros acabam, parando o crescimento, inicia-se a catástrofe
○ A taxa de hidrólise (constante) > taxa de entrada de dímeros (Dímeros
acabarem ⇒ a concentração fica abaixo da concentração crítica)
● Consultar concentração crítica ⇒ zuco mandou um “se foda lê ai vc q lute”
● Instabilidade dinâmica
○ É uma rápida interconversão entre o estado de resgate e estado de
catástrofe, deixando, no final de tudo, o microtúbulo do mesmo
tamanho
○ A concentração de tubulina livre é intermediária entre a concentração
crítica das extremidades da forma T e D → qualquer extremidade T
cresce e qualquer extremidadeD diminui, somando zero no final de
tudo.
● Portanto, os microtúbulos estão em constante crescimento e
decréscimo
○ Isso é importante pois a distribuição dos microtúbulos das células em
intérfase é radial, podendo participar da sustentação de toda a célula
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Isabel Lima
○ Já para a célula em divisão, essa dinâmica permite a formação das
fibras do fuso mitótico
■ Microtúbulos polares/interpolares → Saem do - para o +, indo
até a região equatorial
■ Microtúbulos cinetocóricos → Se ligam aos cromossomos na
região cinetócoro
○ Células ciliadas/flageladas os microtúbulos formam o axonema →
forma o flagelo
● Fármacos que atuam nos microtúbulos
○ Paclitaxel → estabiliza os microtúbulos, aumento líquido da
polimerização da tubulina
○ Colchicina, colcemida, vinblastina, vincristina → liga-se aos dímeros
de tubulina e impedem a polimerização
○ Matam preferencialmente células em divisão → podem ser
quimioterápicos
■ Paclitaxel usado em câncer de mama e pulmão
■ Afetam, consequentemente, outras células com uma elevada
taxa mitótica (folículos pilosos → queda capilar)
○ Gota
(928, albertão)
NUCLEAÇÃO DOS MICROTÚBULOS
Normalmente, acontece do Centro Organizador dos Microtúbulos (MTOC) ou
Centrossomo (928)
● A gama tubulina é um centro de nucleação e fixação para o crescimento dos
microtúbulos⇒ Complexo do Anel da gama tubulina (γ-TuRC)
○ Ligação entre a gama tubulina e proteínas acessórias que criam um
espiral de moléculas que servirá de molde para gerar um microtúbulo
(930)
Biologia Molecular e Celular
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○ A gama tubulina forma uma plataforma de associação entre a alfa e a
beta tubulina → facilita a sua ligação linear para formar o
protofilamento
● - para o centrossomo, + para a periferia da célula
● Dois centríolos em L estão imersos no centrossomo
○ Centríolo → 9 trincas radiais de microtúbulos sem um par central
○ Massa pericentriolar → Fica ao redor dos centríolos com várias
proteínas
○ Se duplicam e se movem para 2 polos diferentes durante a mitose
(931)
● No entanto, a nucleação dos microtúbulos podem ocorrer sem a y-TuRC.
● Essa nucleação da a capacidade do citoesqueleto mapear toda a célula (931)
CORTE DE MICROTÚBULOS
● Corta-se um microtúbulo ao meio → a extremidade + continua sendo a + e
agora a extremidade mais próxima do corte torna-se a -
○ Essas extremidades menos se ligam e formam um núcleo
organizador → demonstra a importância do centrossomo para a
organização dos microtúbulos
PROTEÍNAS DE ASSOCIAÇÃO AO
MICROTÚBULO (MAP)
● Estabilizam e medeiam interações entre microtúbulos e outros componentes
celulares (932)
● Posicionamento das MAPs
○ Dendritos e Corpo Celular → MAP2
○ Axônio → Proteína TAU
■ Se relaciona com subprodutos da digestão da beta amiloide
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■ Está relacionada com a doença de Alzheimer
○ Como a MAP2 possui um braço mais longo, ela forma uma
organização mais espaçada nos dendritos/corpo celular
○ Já a proteína TAU possui um braço mais curto, formando organizações
pouco espaçadas
PROTEÍNAS ACESSÓRIAS
DE EXTREMIDADE +
São proteínas que podem modificar a frequência de resgate ou de
catástrofe.(934)
● CINESINA ⇒ Aumenta ou diminui as catástrofes
○ Ligação de proteínas nas extremidades + do microtúbulo
(desestabilização) ou aumentando a frequência das catástrofes ou
reduzindo-as (estabilização)
○ Leva vesículas, organelas e etc para a periferia da célula
■ Vesícula secretora
○ Fatores de catástrofe ou Cinesina 13 → ligam-se a extremidade + e
força o rompimento dos protofilamentos
○ A cinesia-14 é a ovelha negra e se move para a extremidade -.
○ Os microtúbulos ajudam a posicionar as organelas em uma célula
eucariótica. Com o uso das cinesinas, o RE vai se expandindo em
direção à periferia da célula.
● PATRONINA ⇒ Evita a catástrofe
○ protege a extremidade + das cinesinas 13
● XMAP215 ⇒ Promove o resgate
○ Se liga à subunidades de tubulinas livres e as entrega para a
extremidade +
○ Combate o fator de catástrofe e aumenta a frequência de resgate
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○ É fosforilada e inativada durante a mitose → aumento da frequência de
catástrofes (935)
● + TIP ⇒ Reduz a catástrofe e aumenta o resgate
○ Procura e acumula-se nas extremidades + e dissocia-se dela quando o
microtúbulo está em catástrofe, aumentando-a ainda mais.
■ TIPs específicas participam da estabilização das catástrofes
para o crescimento dos microtúbulos.
○ EB1 → não se movem até a extremidade +, mas as reconhecem.
Muitas +TIPs dependem das EB1
PROMOVEM A CATÁSTROFE
● ESTATMINA /Op18⇒ Promove a catástrofe
○ Liga-se a dois heterodímeros de tubulina e impede a sua adição nas
extremidades dos microtúbulos → diminui a concentração de dímeros
capazes de polimerizar → taxa de dímeros < concentração crítica →
catástrofe
○ A fosforilação da Op18 inibe a sua ligação com os dímeros → aumenta
o resgate (936)
● CATANINA ⇒ Promove a catástrofe
○ Possui 2 subunidades → a menor quebra o ATP e fissura o microtúbulo
e a maior direciona a catanina para o núcleo
○ Solta os microtúbulos do centrossomo e despolimeriza os microtub da
intérfase (936)
PROTEÍNAS MOTORAS
São úteis para o transporte de carga através dos microtúbulos, sendo as
maiores e mais rápidas proteínas motoras.
● DINEÍNAS
○ Direcionadas para a extremidade — ⇒ centrípeto
○ Dineínas citoplasmáticas
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Isabel Lima
■ 1 ⇒ homodímeros de duas cadeias pesadas, codificada
por um gene, transporta organelas e mRNA
■ 2 ⇒ Eucariotos ciliados, transporte intraflagelar (937)
○ Dineínas axonemais
■ Monômeros, heterodímeros ou heterotrímeros
■ Rápido e eficiente movimento de deslizamento dos
microtúbulos que direciona o batimento dos flagelos (938)
● CINESINAS 1
○ Direcionadas para a extremidade + ⇒ centrífugo
○ Possui duas cadeias pesadas que formam domínios motores
globulares ligadas por um motor que hidrolisa a ATP
● Movimento centrípeto (para o núcleo) ⇒ dineínas motoras
direcionadas para a extremidade —
● Movimento centrífugo (para a membrana, fora, fuga) ⇒ cinesinas
motoras direcionadas para a extremidade + (936)
MOVE ORGANELAS E MONTANHAS
● Se ligam de forma específica à membrana carga
● Cinesinas
○ Levam o RE para a periferia
○ Leva vírus replicados para a mp
● Dineinas + Dinactina
○ Levam o golgi para o centrossomo
○ Lissencefalia ou cérebro liso
■ É causado por um defeito na Lis1, uma proteína que que liga a
dineína e migra o núcleo do neurônio, levando a movimentação
da célula para o córtex. A ausência da Lis1, não há esse
transporte.
(940, albertão)
Biologia Molecular e Celular
Isabel Lima
CICLO DA CINESINA
A cinesina é responsável pelo transporte axonal anterógrado, pelo movimento
das mitocôndrias, de precursores de vesículas secretoras e outros componentes
sinápticos até o terminal nervoso. (936, albertão)
1. Ligação do ATP em uma das cabeças motoras da cinesina
2. A hidrólise fixa a “cabeça motora” no microtúbulo, fazendo com que a outra
proteína se posicione mais adiante, dando um passinho
3. Ligação do 2º ATP na outra cabeça motora (que estava ligada ao ADP)
4. A hidrólise leva essa mesma proteína a se estabilizar, forçando a outra a dar
outro passo
POTÊNCIA NA DINEÍNA
A hidrólise do ATP modifica a estrutura da cabeça globular, estendendo-a. A
volta para o seu estado original puxa o microtúbulo em direção a extremidade -,
criando o movimento de potência a partir da flexão.
O complexo dinactina
● A dineína contém 6 domínios AAA onde 4 se ligam ATP e um único
deles é responsável pela atividade ATPase.
● Há ainda a haste, que se liga ao microtúbulo dinâmico
● E a cauda que se liga ao microtúbulo estático ou uma membrana
A hidrólise do ATP faz com que a haste se estenda e se ligue ao microtúbulo
e a liberação do ADP + Pi leva a contração dessa haste, puxando o microtúbulo.
É muito semelhante à miosina na actina, inclusive com a presença da ARP1
nas proteínas acessórias do complexo.
AMP CÍCLICOS OU cAMPEssa movimentação dos cAMP é muito importante para a coloração da
escama do peixe com os melanossomos. Essas vesículas se movem pelos
microtúbulos em um cabo de guerra entre as proteínas motoras cinesinas e
dineínas.
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Isabel Lima
● Diminuição de cAMP → inativação da cinesina → dineína ganha o cabo de
guerra→ melanossomos agregados no núcleo
● Aumento da cAMP → ativação da cinesina → dineína perde o cabo de
guerra → melanossomos dispersos → colore a escama
Esse transporte vai pelos “fios” dos microtúbulos”.
MICROTÚBULOS EM NEURÔNIOS
● Normalmente não são ancorados ao centrossomo
● A orientação é diferente
○ Antiparalela no dendrito → + e - voltados para o corpo
■ Cinesinas e dineínas participando em ambas as direções
○ Paralela no axônio → - para o corpo, + para a sinapse
■ Agrega vários microtúbulos para chegar a comprimentos
grandes (941)
■ Cinesinas participando da via secretora (CC → SINAP)
■ Dineínas na via endocítica (SINAP → CC)
● Captação da acetil coa da FS
AXONEMA, CÍLIOS OU FLAGELOS
● Flagelos⇒ espermatozóides e protozoários, movimento ondulatório
● Cílios⇒ várias células, nado de peito
● Duplas de microtúbulos com um par central (9,2+2)
Biologia Molecular e Celular
Isabel Lima
● Axonema ⇒ Nexinas e outras proteínas ligando os microtúbulos (não é
microtubo puro)
○ Depende do transporte intraflagelar → cinestesinas e dineínas
citoplasmáticas 2 (943)
● Proteína motora → dineína axonemal ou ciliar
○ Está inserida no corpúsculo basal que sustenta o microtúbulo que faz o
axonema.
○ O corpúsculo basal é semelhante ao centríolo (9,3 + 0)
○ Se ancora ao microtúbulo pela cauda e se liga a outro microtubo com a
cabeça globular → gera a flexão
○ Separando o axonema do corpúsculo basal, as dineínas fazem um
deslizamento entre os microtúbulos.
● Síndrome de Kartagener
○ Cílios paralisados
○ Causa: Inversão da assimetria normal dos órgãos internos, infertilidade
nos homens e aumenta a exposição à infecções pulmonares (942)
CÍLIO PRIMÁRIO
● É semelhante à um cílio, porém menor e sem motilidade
● É gerado durante a interfase nos corpos basais → enraizado na mp
● É alimentado pelo transporte intraflagelar
● Respondem ao ambiente externo
○ Epitélio nasal → recepção e amplificação do sinal olfatório
○ Retina → conversão de luz em sinal neural
● Síndrome de Bardet-Biedl
○ Distúrbios associados aos transporte intraflagelar, cílios ou corpo basal
○ Não possui olfato, possui degradação da retina, perde a audição,
doença policística nos rins, diabetes, obesidade, polidactilia e etc (943)
CICLO CELULAR E OS CENTRÍOLOS
● INTÉRFASE → Organizador de microtúbulos no centrossomo
Biologia Molecular e Celular
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● EM DIVISÃO → São duplicados para formar 2 centros organizadores,
formando as fibras do fuso mitótico
FIBRAS DO FUSO MITÓTICO
● S/G2 → Centríolos iniciando a divisão
● Entrando na Prófase → início da individualização dos centrossomos,
formação de novas fibras
● Prófase → finalização da individualização, mas a carioteca ainda está inteira
● Metáfase → some a carioteca e os centrossomos se polarizam, ligando os
microtúbulos na placa cinetócoro equatorial
● Anáfase
○ A → dineínas e cinesinas iniciam o afastamento dos polos
○ B → Despolimerização dos microtúbulos cinetocóricos e a retração
deles para o seu respectivo endossomo
FILAMENTOS DE ACTINA ou
MICROFILAMENTOS
FORMAÇÃO DOS FEIXES DE ACTINA
● É formado por subunidades de actina que pode se ligar à ATPs ou ADPs
○ Trata-se de uma grande família de proteínas. As que compõem os
músculos são as alfa-actina.
○ A actina livre está sempre na sua forma T, já no polímero ela pode
estar na sua forma T ou D. Essa actina livre pode polimerizar ambas as
extremidades e, quando já dentro do filamento, sofrem a hidrólise.
Biologia Molecular e Celular
Isabel Lima
● Se arranjam tipo cabeça-cauda e também são polarizadas em extremidades
mais e menos
○ Extremidade + ⇒ crescimento rápido
○ Extremidade - ⇒ crescimento lento (899)
○ Na extremidade menos há um sulco para a ligação com o ATP ou ADP
e fica alternando entre eles
■ Existe uma baixa afinidade do ADP à actina, saindo pela
extremidade menos
● Estão distribuídos em partes específicas da célula como as microvilosidades,
nos feixes contráteis, nas micro espículas e no anel contrátil da mitose
○ Para a formação dos feixes contráctil é feita a partir das proteínas de
fimbrina em que a extremidade — está ancorada na rede terminal
(córtex celular) e a extremidade + está para a periferia da protusão.
● Podem participar de projeções transitórias da superfície celular
○ Micro Espículas
○ Lamelipódios
○ Invaginações da superfície
NUCLEAÇÃO E ROLAMENTO
● As actinas livres não formam polímeros estáveis sem um núcleo anterior
○ Núcleo de actina → conjunto já estabilizado de várias subunid.
○ O tempo de formação de um núcleo se chama fase de retardo
○ Quando se forma o núcleo, a [subunid. livres] chega na concentração
crítica intermediária entre as extremidades mais e menos e entra em
uma instabilidade de rolamento
● Instabilidade de rolamento/treadmilling
○ Entrada de actina pela extremidade + e saída pela ponta —
○ Ocorre quando a [actina] está entre a CC(T) e a CC(D).
Comparando
Instabilidade de Rolamento (Actina) Instabilidade Dinâmica (Microtúbulo)
Biologia Molecular e Celular
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Acontece em ambas as extremidade Acontece em uma extremidade apenas
(+)
Depende da hidrólise do ATP Depende da hidrólise do GTP
Add na + e retiradas da — Resgate na T e catástrofe na D
CC (ext. menos) > CC (ext. mais) CC D > CC T
(903)
● C < CCmais ⇒ Dissociação de ambas as extremidades
● CC mais < C < CC menos ⇒ Instabilidade de rolamento
● C > CC menos ⇒ Crescimento em ambas as extremidades
FÁRMACOS QUE AFETAM O FILAMENTO
Faloidina → liga-se aos filamentos e os estabiliza
Citocalasina → promove o capeamento das extremidades +, impedindo o
crescimento
Latrunculina → liga-se ao monômero livre, impedindo a sua entrada na
extremidade
(904, albertão)
PROTEÍNAS
QUE CONTROLAM A POLIMERIZAÇÃO
● TIMOSINA → Impede o crescimento
○ Se ligam à actina livre e impede com que ela polimerize ou hidrolise o
seu ATP(905)
● PROFILINA → Estimula o crescimento na ext. +
○ Liga-se a face oposta de ligação ao ATP (face que se ligaria na ext —),
deixando exposta a face que se liga à ext. +.
● COFILINA
Biologia Molecular e Celular
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○ Favorece a saída de monômeros na forma D pela extremidade —
PROVOCAM A NUCLEAÇÃO
● ARP2/3 → Nucleação de filamentos ramificados
○ Complexo Arp2/3 inativado se liga a um fator de ligação que as ativa,
ligando-as a outras proteínas.
○ Provoca a nucleação na extremidade —,
permitindo o crescimento livre pela extremidade +.
○ A ARP2/3 permite a ramificação ao ligar-se em um
filamento que já foi polimerizado, formando outro
filamento como uma ramificação.
● FORMINAS → Nucleação de filamentos não
ramificados
○ Vão dando a “forma” helicoidal ao polímero que
está sendo formado, recebendo a actina na sua
forma T.
○ Continua ligada a ext. + durante o crescimento.
○ Permite a formação de filamentos paralelos e
lineares
○ Usa da profilina
ALTERAM A DINÂMICA DO FILAMENTO
SE LIGAM À LATERAL DO FILAMENTO
Devem revestir completamente a proteína, devendo existir em altas
quantidades. (909)
● TROPOMIOSINA
○ Estabiliza e enrijece o filamento
○ Impede que ele interaja com outras proteínas
Biologia Molecular e Celular
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SE LIGAM À EXTREMIDADE DO FILAMENTO
Devem revestir apenas as extremidades, podendo existir em níveis baixos.
● PROTEÍNA DE CAPEAMENTO / CapZ → ext. +
○ Capa a extremidade +, estabilizando o filamento e diminuindo a taxa de
adição ou remoção de subunidades.
■ Como a ext. — estã “capada” pela Arp2/3, a ext. + livre tem uma
taxa de adição/remoção muito alta! A CapZ equilibra isso.
■ A CC considerada é a CC(D)
● TROPOMODULINA → ext. —
○ Capa a extremidade — dos filamentos de actina ligados a
tropomiosina.
PROVOCAM A DESPOLIMERIZAÇÃO
● SuperfamíliaGELSOLINA
○ Ativadas pela alta [Ca++] citosólico
○ Se liga lateralmente ao filamento criando uma fenda e quebrando tudo
na base da porrada
● COFILINA
○ Torção do filamento até que ele papoque
○ Liga-se à actinas na forma D.
PROPRIEDADES MECÂNICAS CELULARES E
SINALIZAÇÃO
PROTEÍNAS DE ENFEIXAMENTO
Associam os filamentos paralelamente
● FIMBRINA
Biologia Molecular e Celular
Isabel Lima
○ Exclui a miosina II por formar feixes muito compatos → filamento não
contrátil
● ALFA-ACTININA
○ Interliga filamentos de polaridades opostas em feixes não compactos,
permitindo a entrada da Miosina II → filamento contrátil (912)
PROTEÍNAS FORMADORAS DE GEL
Associa os filamentos formando ângulos, como se fosse uma malha
● FILAMINA
○ Liga os filamentos de actina formando redes ortogonais (cruzados),
formando um gel
○ Forma os lamelipódios → bracinhos para movimentação
○ Heterotopia periventricular → doença que expressa uma filamina
mutada, alterando a organização neuronal
● ESPECTRINA
○ Atua no córtex celular
○ Forma uma teia bidimensional que se liga à proteínas periféricas da
membrana, fortalecendo o córtex e dando a ele uma flexibilidade maior
○ Proteínas ERM ligam-se ao córtex e a actina, modulando a forma e a
rigidez da membrana.
ARRANJOS DE ACTINA NA CÉLULA
● FIBRA DE TRAÇÃO → Possui um feixe contrátil
● CÓRTEX CELULAR → Rede com estrutura em gel
● LAMELIPÓDIO → Rede dendrítica
● FILOPÓDIO → Feixe compacto
TIPOS DE FEIXES
● FEIXE PARALELO
○ Miosina II não atua
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○ Filamentos de actina + fimbrina em uma estrutura compacta
● FEIXE CONTRÁTIL
○ Miosina II atua
○ Filamentos de actina + alfa-actinina
MOVIMENTOS DA ACTINA
● Movimento da Listeria monocytogenes
● Arp2/3 nucleando filamentos e Impulsionando a célula pra frente
○ A actina reformula a mp formando o lamelipódio que se adere à uma
superfície através da integrina. Com os feixes contráteis, a célula é
puxada e há uma contração da cauda que ficou para trás.
○ É um caminhar meio lagarta
MIOSINA II
● Possui uma cabeça globular ligada à uma cauda de alfa-hélice via cadeias
leves com proteínas essenciais e regulatórias
○ Essas proteínas regulatórias recebem o disparo para a contração
muscular, forçando a miosina a atuar sobre a actina.
○ Cada cabeça globular se liga a um ATP e usa da energia da hidrólise
para se movimentar pela actina em direção à ext. +. (915)
COMO A PROTEÍNA AGE NO M.E.E.
Para a contração desse músculo, tem-se:
1. CONECTADA
a. A cabeça da miosina está ligada aos filamentos de actina, mas não
possui ainda um ATP/ADP
b. Estado de rigor → viva, repouso, morta, rigor mortis
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2. LIBERADA
a. A ligação de ATP a miosina faz com que ela se solte da actina.
b. A ligação do ATP à parte posterior da cabeça globular faz com que
haja uma modificação conformacional da proteína, fazendo-a perder
afinidade com a actina
3. ENGATILHADA
a. A hidrólise do ATP gera uma mudança conformacional na cabeça
globular da miosina, forçando-a se movimentar para a extremidade +
i. Braço de alavanca → passo de 5 nm (916)
4. GERADORA DE FORÇA
a. Retorno da ligação da miosina com a actina, liberado o ADP+Pi,
gerando o movimento de potência
i. Modificação conformacional de retorno da cabeça globular
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5. CONECTADA
MIÓCITOS
São formados a partir da junção de mioblastos, formando uma célula
polinucleada e alongada com miofibrilas.
Essas miofibrilas possuem o sarcômero, formado basicamente a partir de
1. Um arranjo de filamentos delgados
a. Actina + proteínas
2. Disco Z
a. Parede móvel que limita o sarcômero e se liga aos filamentos
delgados
3. Filamentos espessos
a. Miosina II
b. É onde a extremidade menos da actina se sobrepõe
O encurtamento do sarcômero seria o deslizamento da actina sobre a
miosina, puxando o disco Z. (918)
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Os filamentos espessos deslizam em direção à extremidade + dos filamentos
delgados.
● Banda clara/isotrópicos → disco Z e outras proteínas
● Banda escura/Anisotrópica → filamentos delgados (actina) e espessos
(miosina)
SARCÔMERO E SEUS COMPONENTES
O sarcômero é um complexo que possui as seguintes unidades:
● Disco Z
○ Uma parede móvel
○ Constituído de CapZ, alfa-actinina e desmina (um filamento
intermediário)
○ Se liga com a ext. + do fil. delg.
● Linha M
○ uma linha imaginária que corta o centro do sarcômero
● Filamentos espessos
○ Arranjo de miosinas II estáveis no centro, onde se sobrepõe as ext. —
do fil. delg.
● Filamentos delgados
○ Arranjo de actina ligados ao disco Z pela extremidade + e com a ext. —
voltada para a Linha M e também são empacotados pela alfa-actinina
● Titinina
○ Age como uma mola molecular
○ Ligam os filamentos de miosina ao Disco Z
○ O deslizamento da actina sob a miosina contrai a titinina. Quando há o
relaxamento, essa mola usa da Epel para gerar Ec.
● Nebulina
○ Proteína que estabiliza os filamentos de actina
○ Vai do DiscoZ até a ext. — do fil. delg.
● Tropomodulina
○ Faz o capeamento e estabiliza os filamentos delgados (920)
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A CONTRAÇÃO DO SARCÔMERO
A contração ocorre na seguinte ordem:
1. Chegada do estímulo através do impulso nervoso nos túbulos T
○ Os túbulos transversais se estendem até as miofibrilas.
2. O canal de cálcio controlado por voltagem da membrana é aberto
3. Isso estimula a abertura dos canais de cálcio controlados por ligante do
Retículo Sarcoplasmático, liberando ainda mais Ca++ no citosol
4. O Ca++ se liga ao complexo troponina tropomiosina
○ Existem 3 tipos de troponina: T, I e C. A I e a T se ligam à actina e a C
se liga ao Ca++, quando ele está disponível.
■ Citosol normal → baixa [Ca++] → Troponina I e T +
Tropomiosina na actina
■ Contração muscular → alta [Ca++] → Troponina C + 4 Ca++ faz
a troponina I largar a actina. Assim, a tropomiosina se modifica,
permitindo o deslizamento das cabeças da miosina pela actina.
(922)
5. Abre os sítios de alta afinidade entre a actina com a miosina → fase 1)
conectada
6. Engatilhada → Geradora de força → cabeça globular da miosina puxa a
actina que puxa o disco Z, contraindo a Banda A. ⇒ contração muscular.
7. Retorno da [Ca++] normal no citosol via Canal de Ca++/H+ e reabsorção do
R. Sarco.
8. Relaxamento
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A CONTRAÇÃO EM CÉLULAS NÃO MUSCULARES
Aqui, o ciclo da miosina é 10x mais lento. (923) Existe um processo de
sinalização celular via calmodulina.
1. Influxo de Ca++
2. Ligação da calmodulina com o Ca++
3. Calmodulina se liga a MLCK
4. Esse complexo fosforila a cadeia leve regulatória da miosina
5. Essa fosforilação leva a contração
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
CARACTERÍSTICAS GERAIS
● Está presente apenas em metazoários, nematódeos e moluscos,
especificamente em células sujeitas a estresse mecânico
● São responsáveis pela resistência mecânica das células e dos tecidos.
● Tem distribuição radial tal qual os microtub e é composto por diversas
proteínas que variam para cada tipo de filamento intermediário.
● Participam na união das células, mantendo-as intactas. Sem eles, a célula se
rompe.
● Têm uma haste central em alfa-hélice com uma extremidade N terminal ou C
terminal sem conter um sítio de ligação a nucleotídeos. (945)
● Como os dímeros apontam para direções opostas, as extremidades dos
filamentos intermediários são idênticas → não se polariza.
● Podem ser facilmente curvados, mas dificilmente serão rompidos →
elasticidade
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FASES DA FORMAÇÃO DE UM FILAMENTO
1. um monômero → uma alfa-hélice N-terminal e C-terminal
2. um dímero supertorcido → duas alfa-hélices trançadas antiparalelamente
3. um tetrâmero → é a junção de dois dímeros com os carbóxis voltados para a
parte interna do complexo e as aminas para a parte externa
4. Associação lateral de oito tetrâmeros
5. Add dos 8 tetra no filamento
TIPOS DE FILAMENTO
● Nuclear
○ LâminasA, B e C → compõe a lâmina nuclear
● Semelhantes à vimentina
○ Vimentina → células de origem mesenquimal
○ Desmina → músculo
○ Proteína ácida glial fibrilar → célula da glia
○ Periferina → alguns neurônios
● Epitelial
○ Queratinas tipo I (ácidas) e tipo II (neutras/básicas) → células epiteliais
● Axonal
○ Proteínas de neurofilamento → neurônios
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
IMPORTANTES
QUERATINA
● Família mais diversificada → 20 tipos
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● Filamento composto de queratinas tipo I (ácidas) e tipo II (neutras/básicas)⇒
heterodímero
● Redes interligadas por ligações dissulfeto
● Sua diversidade é utilizada para o diagnóstico de carcinomas.
● Conferem resistência mecânica
○ Desmossomos e hemidesmossomos
● Filagrina
○ Proteína acessória que confere maior resistência para a epiderme
○ Mutação → eczemas.
(947, albertão)
● Queratina mutada
○ Epidermólise bolhosa simples → erupções cutâneas na forma de
bolhas.
■ Não formação rede de sustentação celular, tornando-as
sensíveis para as pressões mecânicas.
○ Essas mutações podem afetar a córnea, o esôfago e isso causa a
ruptura de células quando há um trauma mecânico.
NEUROFILAMENTOS
● Tem 3 tipos: NF-H, NF-L e NF-M.
● Formam heteropolímeros
● NH-H e NF-M
○ Domínios C-terminal longos que se ligam aos filamentos adjacentes →
arranjos com espaçamentos contantes
○ Participam no aumento do axônio, add. NF-H e NF-M nas
extremidades e nas laterais
○ Dão resistência e estabilidade nos processos celulares dos neurônios
(948)
● Esclerose Amiotrófica Lateral (ELA) → Stephen Hawking.
○ Doença neurodegenerativa que modifica a expressão de
neurofilamentos, montando-os de maneira errada e acumulando-os,
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reduzindo a resistência dos neurônios motores e desenvolvendo uma
atrofia.
DESMINA
● Expresso na musculatura esquelética cardíaca e lisa
● Forma o suporte do DiscoZ
● Mutações na desmina geram distrofias musculares e miopatia cardíaca.
LÂMINAS
● Forma a lâmina nuclear do tipo A
○ Estabilidade mecânica do núcleo
○ Transcrição, organização da cromatina e transdução de sinal
● Laminopatias → mutação nos genes codificadores das lâminas A.
PROTEÍNAS DE LIGAÇÃO
PLAQUINA
● Liga os filamentos intermediários ao citoesqueleto. (948)
● Plectinas, que ligam os microtúbulos aos filamentos intermediários.
○ Agrega os filamentos intermediários em feixes
○ Liga os fil. intermed. (gatilhos) aos microtúbulos, aos microfilamentos e
aos filamentos espessos.
○ Mutações → combina epidermólise bolhosa (queratina) + distrofia
muscular (desmina) + neurodegeneração (NF)
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COMPLEXOS DE PROTEÍNAS NUCLEARES
● As proteínas periféricas SUN e KASH ligam o citoesqueleto ao envelope
nuclear.
● As SUN se ligam ao cromossomo ou à lâmina nuclear → bic. interna
● KASH se ligam ao citoesqueleto usando proteínas motoras. → bic. ext.
● Participam da movimentação de cromossomos durante a meiose
Progéria → defeitos na lâmina nuclear, levando a um envelhecimento
precoce.
JUNÇÕES CELULARES
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INTRODUÇÃO
TIPOS DE JUNÇÃO
Temos, basicamente:
● A junção compacta
○ Sela os espaços entre as células epiteliais
● Junção comunicante
○ Permite a passagem de pequenas moléculas solúveis em água de uma
célula para outra
● As junções de ancoragem célula-célula
○ Junção aderente → conecta os feixes de filamentos de actina de uma
célula com os feixes de outra célula
○ Desmossomo → conecta os filamentos intermediários de uma célula
com os da outra célula
● Junções de ancoragem célula-matriz
○ Ligada à actina → ancora os filamentos de actina da célula na matriz
extracelular
○ Hemidesmossomos → ancora os filamentos intermediários
JUNÇÃO PROT. DE
ADESÃO TM
LIGANTE
EXTRAC.
CITOESQUELETO PROT.
ADAPTADORA
Junção aderente
(C-C)
caderinas
clássicas
caderinas
clássicas da
vizinha
actina alfa e beta
catenina,
placoglobina...
Desmossomo
(C-C)
caderinas não
clássicas
desmogleína
e
desmocolina
filamentos
intermediários
placoglobina,
placofilina,
desmoplaquina
Junção de actina
(C-M)
integrinas prot. da
matriz
actina talina, quindlina,
vinculina
Hemidesmossomo
(C-M)
integrina
alfa6beta4,
colágeno
tipoXVII
prot. da
matriz
filamentos
intermediários
plectina, BP230
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(1037, albertão)
PROTEÍNAS ENVOLVIDAS
● As junções de ancoragem depende das proteínas de adesão transmembrana
para ligar a célula com o citoesqueleto da célula vizinha
● Célula-célula → Caderinas
● Célula-matriz → integrinas
(1037, albertão)
JUNÇÕES CÉLULA-CÉLULA
CADERINAS
TIPOS
● Caderinas clássicas
○ Classificadas segundo as suas sequências com domínios
intra/extracelulares
○ Caderina-E → epitelial
○ Caderina-N → nervos
○ Caderina-P → placenta e epiderme
● Caderinas não clássicas
○ Sequências distintas
○ Protocaderinas → cérebro
○ Desmocolinas e desmogleínas → desmossomos
CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS
● Dependem de Ca++ ⇒ Sem Ca++, a caderina perde a adesão
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○ Os cátions se ligam as dobradiças, tornando-as rígidas. Sem ele, a
caderina torna-se flexível e desfaz a junção. (1039)
● Medeiam adesão homofílica
○ O par que forma a junção deve ser do mesmo
subtipo
○ Essa ligação acontece nas extremidades
N-terminais da caderina.
○ Acontece pelo domínio EC.
● Tem afinidade baixa
○ são muuuuitas ligações fracas em paralelo
○ Parece um velcro
● Tem reconhecimento seletivo
○ Não é cola, é velcro, e velcro só liga com velcro.
● Participação no nenê
○ Formação do tubo neural → caderina-E vira caderina-N
○ Expressão de caderinas em células mesenquimais as faz migrar para o
tecido epitelial → auxilia na formação da crista neural
■ Proteína Twist (and shout) → transforma células epiteliais em
mesenquimais. Ela é inibida para que aconteça a transição
epitélio-mesênquima.
■ Se essa transição ocorrer na vida adulta, é câncer.
CATENINA, ACTINA E AS JUNÇÕES ADERENTES
● Domínio intracelular da caderina
● Liga-a com a actina ⇒ junções aderentes
● B-catenina + catenina p120 se liga com a alfa-catenina → liga com a actina →
actina que liga com miosina II
○ Flexão e contração entre as células
■ Mecanotransdução → se você aumentar a contração em uma
célula, ela aumenta a sua junção para aumentar a atvd. contrátil
da outra célula, gerando um equilíbrio. (1043).
■ Se o aumento for muito grande, reduz-se a adesão célula-célula.
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● Remodelagem dos tecidos
○ Interliga indiretamente os citoesqueletos das células vizinhas,
facilitando a “homogeneização” tecidual
○ Tecido epitelial → cinturão de adesão contínuo.
■ Nesse cinturão, tem um conjunto actina + miosina II que permite
a contração coordenada das células (1044)
DESMOSSOMOS
● Se ligam à filamentos intermediários
○ Queratina → células epiteliais
○ Desmina → músculo cardíaco
● Força mecânica ao epitélio
○ Os filamentos e as proteínas formam uma rede de grande tensão
○ Pênfigo → doença autoimune que destrói as caderinas dos
desmossomos. fatal. (1046)
JUNÇÕES COMPACTAS
● Selagem do espaço intercelular
○ Evita passagem de fluidos
■ células epiteliais entéricas, que controlam o fluxo de solutos por
canais (transporte transcelular). Se houvesse a quebra das
junções compactas, ocorreria um desequilíbrio fatal.
● Proteínas no domínio apical → transporte ativo
● Proteínas no domínio basolateral → difusão facilitada
● Polarizam e estabilizam os domínios específicos de membrana
○ Atua como cerca, impedindo que as proteínas do dom. basolateral
fujam para o domínio apical (1047)
● Proteínas de adesão transmembrana homofílicas
○ Claudinas → forma a junção compacta
○ Ocludina → limita a permeabilidade juncional
○ Tricelulina → liga 3 células
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● Proteínas de suporte → prot. da zona ocludente
○ ZO, ZO-1, ZO-2 e ZO-3
○ Possuem domínios PDZ
○ Outros domínios se ligam às claudinas, ocludinasou o citoesqueleto de
actina
● Conjunto de junções compactas → complexo juncional
JUNÇÕES TIPO FENDA
● Canais que comunicam o citoplasma de uma célula com a sua vizinha
(1050)
○ Permite a troca de íons e outras moléculas solúveis em água
■ permite a passagem de uma corrente elétrica, dispersando
potenciais de ação rapidamente
● Proteínas
○ Conexinas
■ 6 conéxons = 1 conexina
■ Peneira molecular
○ Inexinas
● Não ficam abertos o tempo todo → podem fechar por estímulos
RESUMÃO NA TABELA
NOME CLASSIFICAÇÃO PROT. PRINCIPAL
x CITOESQ.
LOCAL DE
ATUAÇÃO
Junção aderente célula-célula caderina - actina epitélio
Desmossomo célula-célula caderina -
intermed
epitélio
Junção compacta célula-célula OZ + ocluinas,
tricelulinas e
claudinas
intestino
Biologia Molecular e Celular
Isabel Lima
Junção
comunicante
célula-célula conexinas e
inexinas
músculo
● Placoglobina e Filamentos Intermediários

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