MATRIZ EXTRACELULAR

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MAÍZA SANTANA - NUT/UFJF
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As células estão associadas e unidas umas às outras. Os elementos que
participam e compõem as adesões célula/célula e célula/matriz conferem
uma multitude de possibilidades funcionais para o tecido e para o órgão do
indivíduo
A matriz é sintetizada pelas células de cada tecido e esses componentes
produzidos e secretados interagem uns com os outros e com as células do
interstício
Matriz extracelular
Conjunto de proteínas e polissacarídeos secretados por células específicas
para o meio extracelular, onde se organizam sob diferentes formas,
interagindo com os diferentes tipos celulares e influenciando suas funções
CARACTERÍSTICAS GERAIS:
Os tecidos são constituídos por uma rede de células, macromoléculas
(proteoglicanas) de componentes fibrosos que preenchem os espaços
extracelulares formando a matriz extracelular
Participam da diversidade morfológica, funcional e patológica dos diversos
tecidos
É produzida e orientada pelas próprias células
Tecidos conectivos - fibroblastos (principais células envolvidas na cicatrização
e têm por principal função a manutenção da integridade do tecido
conjuntivo, pela síntese dos componentes da matriz extracelular)
Em tecidos conectivos especializados como a cartilagem, os ossos e a derme.
Pode estar calcificada formando dentes, tendões e carapaças
É escassa no tecido nervoso e epitelial
FUNÇÕES:
Suporte mecânico
Desenvolvimento
Migração
Proliferação
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Forma celular
Porção fibrosa
Se estrutura de modo alongado - formam fibras
Resistência à tensão
Colágeno
Diversas cadeias de colágeno estão associadas de modo paralelo e linear,
uma se polimeriza em sequência da outra. A sequência em paralelo forma a
fibrila de colágeno, que é o resultado da associação em paralelo de várias
moléculas de colágeno. As fibrilas se agregam de modo paralelo na matriz,
formando as fibras de colágeno; o resultado dessas associações das fibras de
colágeno são os feixes de colágeno
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Proteína rica em glicina, que faz ligações cruzadas com outras glicinas de
outros colágenos. Essa característica colabora para as inúmeras associações
para as cadeias de colágeno
Principais proteínas da matriz extracelular
Conferem integridade estrutural, resistência e pontos de ancoragem
Se agrupam em feixes e são resistentes a tensão
Colágenos associados à fibrila: ajudam na organização, ligação das fibrilas
entre si e com as macromoléculas da matriz
Formado por 3 cadeias polipeptídicas em formato de tripla-hélice, como uma
“corda super torcida"
Doenças relacionadas:
1. Escorbuto: a vitamina C é a responsável por hidroxilar o colágeno; na
sua falta, o colágeno fica frouxo, não consegue segurar muito bem
2. Síndrome de Ehlers Danlos: mutações afetam principalmente o
colágeno tipo I e o colágeno tipo III. Doença com caráter genético do
tecido conjuntivo, apresentando-se sob diferentes formas, relacionadas
a defeitos em diferentes etapas da síntese de colágeno
Síntese do colágeno
Etapa intracelular:
● Síntese das cadeias alfa por ribossomos associados ao retículo
endoplasmático granuloso (REG), cada uma com seus peptídeos
terminais. A cadeia polipeptídica sofre modificações no próprio retículo
a fim de adquirir a sua organização em tripla hélice
● Organização em tripla hélice na forma de corda super torcida-
associação de três cadeias alfa - formação da molécula precursora do
colágeno (pró-colágeno), que sofre outras alterações no aparelho de
Golgi
● Modificações adicionais de pró-colágeno no meio extracelular
Etapa extracelular
● Modificações da molécula de pró-colágeno - clivagem dos peptídeos
terminais pela pró-colágeno-peptidase - formação do tropocolágeno.
Permite que a molécula de colágeno possa se polimerizar de modo
linear, ocasionando as fibrilas de colágenos. A molécula tem essa “ponta
solta” para que as moléculas não se juntem no meio intracelular, o que
causaria a morte da célula. Torna-se necessário que algo impeça que
as moléculas se juntem dentro das células (as perninhas). Já no meio
extracelular, as moléculas podem se juntar, assim a enzima age para
clivar as “sobras”
● Polimerização linear das moléculas de tropocolágeno - associação
paralela de fileiras de moléculas polimerizadas - formação das fibrilas
colágenas (fibrilogênese)
● Formação de ligações cruzadas intermoleculares e intramoleculares
entre resíduos de lisina (ação da lisil-oxidase) - incremento à resistência
das fibrilas colágenas e trações
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● Para que a molécula de colágeno tenha sua conformação final, precisa
ser totalmente enovelada. A prolina e a lisina são aminoácidos que
podem ser hidroxilados, promovendo a união das 3 cadeias
polipeptídicas.
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Elastina
Confere elasticidade aos tecidos, é uma proteína hidrofóbica e amorfa
São constituídas por núcleo de elastina recoberto por microfibrilas de fibrilina
Principal proteína dos vasos sanguíneos. Muito encontrado também no
pulmão, pele, ligamentos, nervos periféricos...
Elasticidade: capacidade de deformação de um determinado tecido após a
aplicação de uma força por exemplo; cessada a força, ele volta ao normal
Elastina: molécula alongada que se enovela sobre si mesma; à medida que
uma tensão é aplicada essas moléculas se esticam e quando a força é
retirada eles retornam para o seu estado inicial (enoveladas)
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Fibrilinas: formadas por 3 diferentes tipos de cadeia, formando as
microfibrilas, que se associam de modo variável com os componentes da
elastina - servem como arcabouço
Síntese dos componentes do sistema elástico da matriz extracelular
Deposição de fibrilina em arranjos paralelos próximo à superfície celular (meio
extracelular), formando as microfibrilas
Maturação das microfibrilas através da formação de ligações cruzadas entre
os aminoácidos pela ação de transglutaminases
Organização de microfibrilas em feixes paralelos (durante esse processo, as
células também produzem e secretam elastina, que são depositadas no meio
das miofibrilas previamente produzidas e sintetizadas
Deposição de tropoelastina em meio aos feixes de microfibrilas (as
microfibrilas de fibrilina inicialmente produzidas e secretadas servem como
arcabouço extracelular para receber a deposição da elastina)
Ação da lisil-oxidase na estabilização da tropoelastina, transformando-a em
elastina insolúvel
Doenças relacionadas: Síndrome de Marfan - doença genética ocasionada
por uma mutação no gene fibrilina-1, comprometendo sua expressão e a
consequente formação dos componentes do sistema elástico - elastina não
fica compacta em meio ao arcabouço das microfibrilas
Porção não fibrosa
Os elementos não se estruturam de modo alongados, mas sim de modo
diverso no meio da matriz
Glicosaminoglicanas (GAGs)
São cadeias polissacarídicas não ramificadas compostas de unidades
dissacarídicas repetidas, carregadas negativamente - as altas densidades de
cargas negativas atraem nuvens de cátions, principalmente o Na+, além de
atrair água
Formam géis hidratados (líquido intersticial) - são hidrofílicas, por isso
têm conformação estendida (grande volume com relação a massa)
Confere grande suporte por compressão (ex: cartilagem do joelho)
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GAGs - cadeias de polissacarídeos não ramificadas (carga negativa - radicais
sulfato e carboxila), atraem moléculas com carga positiva como o sódio, e
consequentemente há a formação de gel devido a alta hidrofilia
São altamente organizados, podem se associar entre si e com proteínas
Quatro principais tipos:
1. Ácido hialurônico (único não sulfatado)
2. Dermatan Sulfato
3. Condroitin Sulfato
4. Heparan Sulfato
5. Queratan Sulfato
As GAGs são ligadas a um núcleo protéico formando as proteoglicanas
(exceção ác. hialurônico)
O núcleo protéico é produzido no retículo endoplasmático e os
polissacarídeos são adicionados no complexo de Golgi
PROTEOGLICANAS
Complexos macromoleculares formados pela associação de GAGs com uma
proteína central
Quantidades e qualidades variáveis deGAGs associados a uma proteína nos
diferentes proteoglicanos
Proteoglicanos também são componentes da membrana plasmática de
diferentes células - glicocálix, sinalização celular
Formam uma substância hidratada do tipo gel, onde as proteínas estão
inseridas
Funções:
São filtros seletivos, ou seja, regulam o tráfego de moléculas e células
Ligam-se à moléculas sinalizadoras secretadas, como fatores de crescimento
e quimiocinas, podendo aumentar ou inibir sua atividade sinalizadora
Heparan Sulfato: liga-se ao FGF, que ativa a divisão celular
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Glicoproteínas
Proteínas associadas a oligossacarídeos
Fibronectina e laminina: encontrados na lâmina basal
Lâmina basal:
Matriz extracelular especializada, formada por diferentes glicoproteínas e
proteoglicanos, associada à superfície basal dos epitélios
Camada fina e flexível que forra todas as camadas de células epiteliais
Circundam células musculares, células adiposas e células de Schwann
Separa o epitélio do tecido conjuntivo
É sintetizada pelas células que repousam sobre ela
É formada por diferentes tipos de colágeno, proteoglicana e laminina
(principal proteína)
Apresenta funções estruturais e filtrantes: polaridade celular, metabolismo e
proliferação, diferenciação e regeneração do tecido epitelial
Fibronectina
Dímero proteico, com função adesiva
Domínios de ligação para moléculas da matriz e receptores da superfície
celular
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Forma solúvel - papel na coagulação, cicatrização e fagocitose
Tem formato de V pela associação de duas cadeias de proteínas unidas por
pontes dissulfeto
As duas cadeias polipeptídicas são similares, mas geralmente não são
idênticas (codificadas pelo mesmo gene, mas com splicing dos mRNAs
diferentes). Elas são ligadas por duas ligações dissulfeto próximas ao
C-terminal. Cada cadeia tem cerca de 2.500 aminoácidos de extensão, sendo
dobrada em cinco ou seis domínios conectados por segmentos de
polipeptídeos flexíveis. Cada domínio é especializado para se ligar a uma
determinada molécula ou célula, como indicado nos cinco domínios.
Laminina
Estrutura da laminina. (A) As subunidades da molécula da laminina-1 e alguns
de seus sítios de ligação para outras moléculas (retângulos amarelos). A
laminina é uma glicoproteína multidomínio, composta de três polipeptídeos
(alfa, beta e gama) que são ligados por ligações dissulfeto em uma estrutura
assimétrica em forma cruzada. Por meio de seus sítios de ligação para outras
proteínas, as moléculas de laminina desempenham um papel central,
organizando e reunindo a lâmina basal e ancorando-a às células.