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Proteínas do citoesqueleto Actina, Tubulinas e Filamentos intermediários. Alfa actina: constitui os microfilamentos de actina (determinam a forma e a superfície celular, desempenham importante função durante a contração muscular e são constituídos pela associação de subunidades solúveis de alfa actina). Tubulina: constituem o microtúbulo Filamentos intermediários: alfa queratina Funções Microfilamentos de actina Determinam a forma e a superfície celular Desempenham importante função durante a contração muscular São constituídos pela associação de subunidades solúveis de alfa actina Actina g= actina globular / actina f = actina filamentosa (junção de várias actinas globulares) Microtúbulos Determinam o posicionamento de organelas Direcionam o transporte de vesículas Participam do processo de divisão celular Responsáveis pelo movimento de cílios e flagelos Constituídos pela associação de subunidades solúveis de alfa tubulina e beta tubulina Alfa tubulina= solúveis (globulares) Filamentos intermediários Conferem resistência mecânica as células Constituídos pela associação de subunidades de proteínas fibrosas (naturalmente insolúveis) Encontram-se associados à desmossomos e hemidesmossomos Desmossomos são mais resistentes do que a junção de adesão individual O cinturão de adesão é forte, pois é um conjunto de inúmeras junções. A característica fibrosa das proteínas dos filamentos intermediários confere a estes componentes uma maior resistência Polímeros de alfa actinas (globulares) são mais frágeis que um polímero de alfa queratinas (fibrosas) Dinâmica do citoesqueleto A associação de proteínas ocorre através de interações não covalentes Quando maior a quantidade de interações, maior será a facilidade de proteínas se associarem. Maior será a velocidade de associação (tempo 0). Maior será as constantes de equilíbrio. Menor será a concentração crítica. Interações entre proteínas Respeitam uma constante de equilíbrio Associação de proteínas ocorre através de interações não- covalentes. Associação: Quanto mais negativa a variação de energia mais estável a associação Taxa de Associação Ton = kon . [A] . [B] Taxa = velocidade Taxa de Dissociação Toff = koff . [AB] Conforme as proteínas se associam, as concentrações de subunidades livres vão reduzindo e, consequentemente, a taxa de associação também será reduzida. Em equilíbrio: Ton = Toff, ou seja, kon . [A] . [B] = koff . [AB] - Quanto maior o Kon: Maior a quantidade de alterações Maior a constante de equilíbrio (Keq) Maior a quantidade de proteínas associadas Quanto maior a afinidade entre as moléculas, maior será o valor de Keq. Concentração Crítica Concentração crítica : é a concentração de proteínas livres, não associadas quando tem o equilíbrio Quando a concentração de subunidades livres foi reduzida ao ponto de não haver mais crescimento de polímero. Quanto maior o polímero menor a concentração crítica Taxa de Nucleação Pequenos oligômeros podem se associar, espontaneamente, porém são instáveis e se dissociam rapidamente. Esta instabilidade cria uma barreira cinética para a nucleação. Células possuem proteínas e complexos enzimáticos que catalisam a nucleação em locais específicos, conforme a necessidade. ->No caso da anemia falciforme, a utilização da hidroxiureia é para diminuir a nucleação da HbS, facilitando o transporte de oxigênio e fazendo com que a HbS não polimerize. Extremidades (+) VS. Extremidades (-) O crescimento ocorre com mais rapidez em um dos lados A conformação altera a facilidade de se encaixar com a ptn livre Tem no microtúbulo e na actina, a polimerização cresce com mais rapidez em uma das extremidades Instabilidade dinâmica em microtúbulos Termo usado mais para microtúbulos Existe na actina também Ptns que formam o microtúbulos= alfa tubulina e beta tubulina formando um heterodímero de alfa/beta tubulina Tanto a alfa como a beta tubulina possuem dentro delas um nucleotídeo GTP Quando um heterodímero de alfa/beta tubulina se associa a um feixe de microtúbulos, a beta tubulina sofre mudanças conformacionais que fazem com que esta proteína adquira atividade catalítica de hidrolise de GTP em GDP + Fosfato inorgânico Livre em solução beta tubulina não possui atividade catalítica A hidrolise de gtp não é instantânea existe um tempo entre a entrada e hidrolise Quando beta tubulina esta associada à GTP, a conformação da ptn é tal que haverá uma maior quantidade de interações intermoleculares. A hidrolise de GTP em GDP acarreta, portanto, em perda de parte dessas interações moleculares Quando tem a hidrolise do GTP, fica menos favorável a polimerização Forma D= gdp ligada a beta tubulina pq hidrolisou Forma T= gtp ligado à alfa e beta tubulina A forma T tem uma maior quantidade de ligações intermoleculares do que a forma D, pois a d perde parte destas interações. A T encaixa-se no polímero com mais força ela tem uma taxa de dissociação (Toff) menor, porém se associa (Ton) com mais facilidade A forma T é mais estável, vai ter menos subunidades livres= polímeros grandes, sendo assim a concentração crítica menor (quanto sobrou de unidade livre) Importância da Hidrolise de GTP em GDP por beta tubulina, quando associada a um feixe de microtúbulos Está hidrolise faz com que a célula tenha total controle sobre a dinâmica dos microtúbulos. Caso não houvesse essa hidrolise, teríamos apenas a forma T, cuja dinâmica é tal que o microtúbulo teria grandes dimensões e, além disso, a célula não conseguiria encurtar o polímero. Se tivéssemos apenas a D o microtúbulo poderia existir, mas seria pequeno demais. Por existir essas duas formas o microtúbulo pode ser enorme (T) ou pequeno (D) Capa de GTP Se a entrada de novos heterodímeros alfa beta tubulina (forma T) for mais rápida do que a taxa de hidrolise de GTP em GDP pela subunidade previamento adicionada, teremos uma capa de GTP O que garante a capa de GTP: a capa de GTP faz com que o microtubulo possa atingir grandes dimensões Quando a célula, porém, retarda a entrada de uma nova forma T e a hidrolise de GTP ocorrer antes da entrada de uma nova forma T, perde- se a capa de GTP e ocorrerá o que chamamos de catástrofe de microtúbulos. Interferir na catástrofe seria citotóxico= agentes quimioterápicos, por exemplo. Taxanos estabilizam o microtúbulo impedindo a catástrofe Catástrofe é importante para ser capaz de formar o microtúbulo mas também desmontar o microtúbulo Tirando a capa de GTP temos a catástrofe Resgaste seria a polimerização de quem acabou de sofrer catástrofe Actina Ao invés de ser GTP será ATP Assim que a actina entra no polímero adquira a capacidade hidrolitica tornando ATP em ADP Alfa actina no polímero hidrolisa ATP em ADP Alfa actina livre não hidrolisa ATP Enquanto houver capa de ATP o microfilamento de actina poderá crescer. Com a perda da capa de ATP, haverá o desmanche do filamento de actina. A extremidade negativa de microtúbulos fica sempre ligada ao centrossomo e , portanto, nos microtubulos não há entrada nem saida de heterodímeros pela extremidade negativa Treadmilling Somente ocorre em actina pois este filamento possui ambas as extremidades livres Significa: esteira, metade da esteira diminui e a outra aumenta/ encurta de um lado e aumenta do outro. Esteira do tanque de guerra= ela diminui de um lado e aumenta do outro e o tanque anda Ocorre quando a adição de novas formas T na extremidade positiva se dá na mesma velocidade em que formas D saem pela extremidade negativa Alguns fármacos interferem na dinâmica de microtúbulos e filamentos de actina Qualquer fármaco que atue sobre adinâmica do citoesqueleto é potencialmente citotóxico Proteínas acessórias de microtúbulos Complexo gama TuRC Promove a nucleação da montagem, permanecendo associado à extremidade negativa A nucleação de microtúbulos ocorre a partir dos centrossomos (centríolos + matriz coloidal) Estatminas São proteínas que se associam a subunidades de alfa/beta tubulina, livres em solução, impedindo que estes heterodímeros se associem a um microtúbulo Só teria possibilidade em humanos para entrar no positivo já nos vegetais nos dois Utilidade da estatminas para a célula: induz catástrofe MAPs: MAP, MAP-2, TAU MAPs= proteínas associadas a microtúbulos São proteínas que se associam a microtúbulos, estabilizando individualmente e/ou em feixes Em neurônios os microtúbulos são importantes, pois é através dos feixes de microtúbulos que tem o transporte de vesículas que possuem neurotransmissores que são sintetizados no corpo do neurônio, ao longo dos axônios possuem feixes de microtúbulos que servem de estradas para essas vesículas. É fundamental que os feixes estejam alinhados, não pode haver emaranhados, pois os mesmos são neurotóxicos causam morte de neurônios. Importância das MAPs Doenças neurodegenerativas estão intimamente ligadas à capacidade das ptns MAPs de organizar ou não os feixes de microtúbulos em neurônios / Doenças neurodegenerativas estão relacionadas à incapacidade destas proteínas em organizarem os feixes de microtúbulos acarretando em emaranhados insolúveis, estresse celular e morte neuronal. As proteínas MAP-2 e TAU são fundamentais para estabilizarem os feixes de microtúbulos em neurônios No axônio é necessario mais compactação pois há menos espaço já no corpo há mais espaço alzheimer = diagnostico pos morte pois tem que investigar Cinesina-13 Aumenta a dissociação catastrófica na extremidade positiva Fator de catástrofe + TIP Proteínas que permanecem unidas as extremidades (+), em crescimento, permitindo que microtúbulos sejam conectados a outras estruturas, como membranas. Plectinas Permite que microtúbulos sejam ligados a microfilamentos de actina XMAP215 Estabiliza a extremidade + e acelera a associação Impede que a catástrofe aconteça Catanina Promove a quebra de microtúbulos ao meio Ptns para prova= estatininas, gama turc e MAPs. Proteínas motoras associadas à microtúbulos Proteínas da família da cinesina são motoras Cinesinas 14 diferentes superfamílias de cinesinas Deslocam-se sobre microtúbulos Cinesina 13 transportada por outras ptns Cada passo da cinesina = gasta 1 ADP Dineínas Deslocam-se sobre microtúbulos no sentindo negativo e exercem importante papel no movimento dos cílios e flagelos - mutações em dineinas = infertilidade, problemas respiratórias. Montagem das fibras do fuso durante a divisão celular Duplicação do centrossomo ocorre no início do ciclo celular G1= centríolos se separam por alguns micrômetros S= um centríolo filho começa a crescer próximo à base de cada centríolo pai G2= o alongamento do centríolo filho se completa Os dois pares de centríolos se separam no inicio da divisão celular, os quais começam a nuclear seus próximos feixes de microtúbulos. Montagem do fuso No inicio da divisão celular, os dois centrossomos se movem ao longo do envelope nuclear. Essa separação é movida por ptns motoras Durante a maturação do centrossomo, há um aumento na quantidade decomplexos γ-TuRC. M-CdK (quinase dependente de ciclina) promove a fosforilação de MAPs, impedindo que estas proteínas estabilizem os microtúbulos, aumentando a ocorrência de catástrofes. Células em divisão possuem MAPs hiperfosforiladas para que os feixes de microtúbulos sejam menos estáveis e mais dinâmicos. Cls que precisam se dividir frequentemente as quinases precisam ser eficientes, a fosforilação necessita ser alta / Em células com alta atividade mitótica (ou meiótica), a instabilidade dinâmica de microtúbulos devera ser bastante elevada. Para isso, as MAPs deverão estar em um estado inativo (fosforizadas). Nesse caso, portanto, em células que se encontram em divisão, as quinases que fosforilam as MAPs deverão estar bastante ativadas, aumentando a fosforilação de Maps e aumentando a instabilidade dinâmica dos microtúbulos. Por outro lado, em células com baixa (ou nenhuma) atividade de divisão celular, os neurônios, a instabilidade dinâmica de microtúbulos devera ser bastante reduzida para que os feixes de microtúbulos possam servir de suporte as diversas proteínas motoras que transportam vesículas ao longo do axônio. Para reduzir a instabilidade dinâmica, as MAPs deverão estar em um estado ativo, ou seja, não devem estar fosforiladas. Portanto, as quinases que fosforilam as MAPs em neurônios deverão estar bastante inativadas, reduzindo a fosforilação de MPAs e reduzindo a instabilidade dinâmica de microtúbulos. Doenças neurodegenerativas ----> A fosforilação de MAPs impede que estas proteínas se associem a feixes de microtúbulos = deixam inativas MAPs desfosforiladas, por outro lado, podem facilmente estabilizar os feixes de microtúbulos. Quinase é uma classe de enzimas que catalisam reações de transferência de fosfato entre moléculas Ex: glicose + ATP -> Glicose 6- fosfato + ADP MAPquinase fosforila a MAP Ligação de microtúbulos aos cinetócoros por busca e captura Cinetócoros possuem de 10 a 40 sítios de ligação a microtúbulos Cls que contem centrossomos promovem união dos centrossomos por busca e captura A biorientação é obtida por tentativa e erro = por isso a importância de grande instabilidade dinâmica Sucesso da divisão demanda que cromátides-irmãs se liguem a polos opostos dofuso mitótico, de forma que se movam a extremidades opostas da célula. Para que as cromátides-irmãs não se liguem ao mesmo polo do fuso, os cinetocoros são construídos em orientações opostas. Separação de cromátides por catástrofe Proteínas acessórias de microfilamento de actina Complexo ARP É um complexo de proteínas que possui duas proteínas relacionadas à actina Promove a nucleação de microfilamentos de actina na extremidade (-), permitindo o rápido alongamento na extremidade (+). Similar ao gama – turc Esse complexo pode se ligar lateralmente a um outro filamento, permanecendo ligado a extremidade – dando origem a filamentos individuais organizados em um rede ramificada Formina Faz nucleação a partir da extremidade + Forminas são proteínas diméricas que promovem a nucleação do crescimento de filamentos de actina, permanecendo ligada à extremidade (+) do filamento. Sua ação se dá através da captura de dois monômeros de actina, facilitando a associação destas proteínas à extremidade (+) do filamento em construção. Profilinas Ptn que se associa a monômeros de actina, impedindo que eles se liguema extremidade – do filmamento obrigando que se associem a extremidade +, favorecendo o crescimento na extremidade + Profilinas e forminas atuam juntas “suíças” = regiões que a estrutura 2 e 3 possuem uma aglomeração tornando mais espessa Essas suíças conseguem se unir a profilina A nucleação é feita pela formina, as profilinas auxiliam na polimerazação pelo lado + Timosina Se associam a monômeros de actina impedindo a associação destes a qualquer extremidade Semelhante a estatiminas em microtúbulos Contribuem para a perda da capa de ATP A timosina compete com a profilina e ambas costumam atuar em conjunto A timosina que se liga a actina = se a célula quer que o filamento diminua favorece a ligação da timosina Para crescer pelo lado + favorece a ligação deprofilina aos monômeros Outras proteínas associadas à actina Associação em feixes, interligação e conexão com a membrana Tropomiosina Ptn associada a actina e estabiliza um microfilamento de actina, associando-se lateralmente Junto à TROPONINA, exerce papel importante durante a contração muscular. Miosina Ptn motora associada a actina Há proteínas da família de miosinas, que não participam da contração muscular, estando presentes em outros tipos celulares, auxiliando o transporte de vesículas através dos filamentos de actina, em conjunto com as cinesinas ( = miosinas não são exclusivas de miócitos Contração muscular 1- Chegada de um potencial de ação ao neurônio pré- sináptico na placa motora resulta na abertura de canais de cálcio no neurônio pré-sináptico. 2- O influxo de cálcio resultara na secreção (exocitose) de acetilcolina na fenda sináptica. 3- A acetilcolina se ligará aos receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChR) localizadas na célula pós-sináptica (miócito). 4- A ligação da acetilcolina aos nAChR promoverá a abertura do canal íon sódio, resultando na despolarização da membrana do miócito. 5- O potencial de ação resultará na abertura de canais de íons cálcio localizados nos retículos sarcoplasmáticos . 6- O cálcio atinge o citoplasma e se ligará a proteína Troponina. 7- A ligação do cálcio à troponina resultara em uma mudança conformacional que culminará no deslocamento da tropomiosina sobre microfilamento de actina . 8- Com o deslocamento da tropomiosina, o sítio de ligação à miosina localizado na actina ficará exposto, permitindo que a miosina se ligue à actina e, com a participação de ATPs, resultará na contração muscular. Bloqueadores Neuromusculares (BNM) Ação periférica Não atravessam a barreira hematoencefálica (BHE) - 2 classes ->Despolarizantes (agonistas - não competitivos) Estrutura parecida com a acetilcolina, porém não competem. Promovem a abertura momentânea do canal de sódio = resultando em uma pequena contração inicial Entretando, diferentemente da ACh, após a abertura há um rápido fechamento, seguido de dessensibilização (o nAChR se torna insensível a ação da ACh) do nAChR Podem ser degradadas pela acetilcolinesterase = Ação de menor tempo e sem reversibilidade Ação curarizante = semelhante ao curário Ex: Succinilcolina ->Não despolarizantes (não agonistas ou antagonistas- competitivos) Possuem estrutura química capaz de se ligar aos receptores de acetilcolina nicotínicos Quando ligados aos nAChR, a acetilcolina não ligará Quando ligados aos nAChR, não resultam na abertura do canal Competem, portanto, pela ligação aos nAChR junto com a acetilcolina Ex: atracúrio , pancurônio, vecurônio, rocurônio = estrutura similares ao curare Usados para paralisar os músculos para retira os reflexos na hora da entubação Revertida pela adição de anticolinesterásicos: Anticolinesterásicos são inibidores da enzima acetilcolinesterase Ao inibirem a degradação de acetilcolina , a concentração de acetilcolina na fenda sináptica se eleva e, por competição, haverá o deslocamento do bloqueador e o favorecimento da ligação da acetilcolina. Citoesqueleto posiciona moléculas de RNAm O posicionamento de moléculas de RNAm permite que a célula concentre a expressão de proteínas diferentes, em locais diferentes. Isso é importante durante o desenvolvimento embrionário Célula cancerosa = indiferenciada pois pode estar em tudo Filamentos intermediários São fibrosas Fornecem resistência mecânica às células. Constituídos pela associação de proteínas fibrosas, como a α-queratina. Fosforilação => Dissociação. Desfosforilação => Associação. Como a célula controla processos como a dissolução da carioteca? Através dos processos de fosforilação e desfosforilação Alfa- queratina é apenas uma das proteínas que podem formar filamentos intermediário. Há, entretanto, outras possibilidades. Junções celulares, adesão celular e matriz extracelular Junções de Ancoramento Caderinas = Cálcio dependente ▸ Proteínas que promovem a adesão homofílica (entre células iguais). Participam em junções aderentes/ desmossomos ▸ Ligação mediada pelo íon Ca2+ ▸ As caderinas controlam a adesão seletiva das células. Durante a diferenciação celular, há mudança de expressão do tipo de caderina Cateninas Associam as caderinas ao citoesqueleto de actina, exercendo importante função na estrutura das junções de adesão Desmossomos proporcionam força mecânica ao epitélio ▸ Desmossomos são estruturalmente semelhantes às junções de adesão, porém estão associados à filamentos intermediários. ▸ Cateninas também efetuam a interligação entre as caderinas e o citoesqueleto. Pênfigo ▸ Trata-se de uma condição autoimune, onde há produção de anticorpos anticaderinas, os quais rompem as estruturas dos desmossomos, resultando na formação de bolhas na pele e/ou mucosas. ▸ Pênfigo foliáceo: quando há autoanticorpos antidesmogleína 1, uma caderina predominante no tecido epitelial. Por essa razão, as lesões do pênfigo foliáceo ocorrem na pele. Razão pela qual é conhecido como “fogo selvagem”. ▸ Pênfigo vulgar: quando há autoanticorpos antidesmogleína 1 e antidesmogleína 3, esta última presente em mucosas. Nesse sentido, no pênfigo vulgar, as lesões têm início em mucosas (boca, por exemplo) e atingem, posteriormente, a pele. ▸ No pênfigo bolhoso (ou penfigóide bolhoso), os autoanticorpos produzidos são reativos contra uma proteína relacionada à adesão mediada por hemidesmossomos. Sendo assim, no pênfigo bolhoso, diferente do pênfigo vulgar e pênfigo foliáceo, as estruturas comprometidas são hemidesmossomos, acarretando prejuízo na adesão entre as células e a lâmina basal. ▸ ATENÇÃO: COMO OS ANTOANTICORPOS NO PENFIGÓIDE BOLHOSO SÃO CONTRA PROTEÍNAS ASSOCIADAS A HEMIDESMOSSOMOS, ESTAS PROTEÍNAS, OBVIAMENTE, NÃO SÃO DA FAMÍLIA DAS CADERINAS, COMO OCORRE NO PÊNFIGO FOLIÁCEO E PÊNFIGO VULGAR. Integrinas são responsáveis por unir a célula à matriz celular ▸ Proteínas que promovem forte adesão entre células. ▸ São ativadas após ligação de um ligante específico. Caderina= promovem adesão célula-célula Integrina= promovem adesão célula- matriz Selectinas= promovem adesão fraca entre célula- célula Selectinas ▸ Proteínas que promovem a adesão transiente entre células. ▸ Importante no processo de rolamento de leucócitos. Promove uma adesão mais frágil, mais transiente = importante no processo de rolamento dos leucócitos, depois a adesão é mais forte por causa da presença de integrinas Junções Compactas junções de oclusão Não envolve o citoesqueleto ▸ Constituem uma barreira entre duas células. ▸ Formam a barreira hematoencefálica. ▸ Controlam a permeabilidade intestina. Ex: intolerância ao glúten faz com que as junções de adesão nos enterócitos fiquem mais frouxas permitindo moléculas de glúten passarem e causam resposta imune destruindo a longo prazo as microvilosidades do intestino Possuem ptns de junção compacta: Claudina e ocludina Claudina= extremidade C e N menor Junções comunicantes (tipo gap) Não envolvem o citoesqueleto ▸ Permitem a comunicação intercelular através da passagem de pequenos solutos. Ex: Aminoácidos, nucleotídeos, carboidratos, íons inorgânicos etc.
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