Citoesqueleto

Prévia do material em texto

Citoesqueleto 
Introdução
· Rede de filamentos proteicos que se estendem pelo citoplasma e que se interagem com várias proteínas. 
· Estrutura dinâmico em relação aos processos intracelulares e aos sinais extracelulares – CONSTANTE REORGANIZAÇÃO de acordo com a célula (é construida e destruída a todo momento).
Funções:
· Sustentar a célula (volume do citoplasma)
· Alteração do formato celular
· Migração de células (células do sistema imune que migram quando recebem sinais extracelulares) 
· Movimentos intracelulares (localização, transporte de vesículas e organelas)
· Processos de meiose e mitose (segregação dos cromossomos e separação das 2 células no final da divisão)
Os 3 tipos de filamentos
filamentos intermediários, microtúbulos e filamentos de actina 
· Organizados em forma de fios trançados que auxiliam na resistência dos filamentos proteicos.
· Possuem mecanismos e subunidades proteicas diferentes e cada um tem sua disposição na célula.
 
Filamentos intermediários
· Proteínas fibrosas que se inserem em junções celulares (RESISTÊNCIA A TRAÇÃO: devido as ligações não covalentes; força que vem das interações laterais sobrepostas) 
· Precisa distribuir a força aplicada sobre a célula para que ela não se rompa.
· Processo: Um monômero de uma proteína + outro monômero, formando um dímero (corda trançada – dando mais resistência). Os dímeros se unem e se organizam de forma contrária, formando associações que são os filamentos intermediários. 
· Mais presente em células que sofrem estresse físico.: *células musculares (dando resistência à tração), *células epiteliais (elasticidade para que não se rompem), *axônio: reforço para manter a extensão dele.
Funções
· Fornecer resistência ao estresse mecânico, sendo mais duráveis que os outros filamentos. 
· Formam uma rede no citoplasma: Os filamentos podem estar ancorados a membrana plasmática – em especial nos DESMOSSOMOS (junções celulares).
· Também podem ser encontrados na lâmina celular. 
· Fortalecendo as junções celulares dos desmossos os filamentos intermediários ajudam as células a não se romperem.. 
· Possuem proteínas acessórias que participam de sua função e estruturação, estabilizando e reforçando Ex: Plectina.
Plectina
· Formação dos feixes e estruturação dos filamentos..
· Faz a ligação do filamento intermediário + microtúbulo, para organização do citoplasma., essa interligação é essencial para fornecer às células a resistência necessária para enfrentar o estresse mecânico.
 4 Classes dos filamentos intermediários
· São de 4 classes diferentes
· 3 são filamentos citoplasmáticos e os filamentos que formam a lâmina nuclear são filamentos nucleares.
1. Filamentos de queratina – células epiteliais. 
2. Filamentos de vimentina – tec. conjuntivo, células musculares e neuróglia.
3. Neurofilamentos – neurônios – células nervosas
4. Lâminas nucleares – núcleo celular
Filamento de actina
· Favorece a principal função (distribuir a tensão quando a pele é esticada).. 
· Encontram-se no interior das células epiteliais, avançando de um lado ao outro da célula.. 
· Estão presentes entre as junções celulares (desmossomos), onde suas extremidades estão ancoradas. 
· Aguentam a tração para que não ocorra o rompimento da célula nas junções.
· Força aplicada que gera uma tração nas células, com o filamento de actina elas se deformam mas aguentam a tração com as junções intactas.
· Ausências dos filamentos pode romper a célula na região das junções celulares.
Epidermólise bolhosa
· Alteração no gene da queratina – falha na formação dos filamentos.
· A pele fica vulnerável a lesões e uma leve pressão (por menor que seja) pode levar a ruptura das células e formação de bolhas. 
Lâmina nuclear
· Formada por uma rede de filamentos intermediários.
· A cada divisão celular o núcleo se desfaz e se refaz 
· Na lâmina nuclear os filamentos podem se associar e desassociar a partir da FOSFORILAÇÃO
· Quando um sinal celular ativa um processo de fosforilação há a dissociação dos filamentos.
· Quando ocorre a DESFOSFORILAÇÃO há a ressociação dos filamentos da lâmina nuclear.
 
Progéria
· Criança com aspecto de idosa 
· Defeito na lâmina nuclear que gera instabilidade no núcleo, comprometendo a divisão celular, que favore a morte celular – efeitos do envelhecimento. 
Microtúbulos
· São mais espessos, formados por tubulina (forma de cilindro). 
· Criam um sistema de vias dentro da célula (organização, transporte e posicionamento de vesículas)
· Divisão celular – formação das fibras do fuso mitótico. 
· Fazem parte da estrutura de cílios e flagelos. 
· Sofrem dissociações e reassociações: na divisão celular precisa-se formar microtúbulos, realizando a síntese desses, partindo de um centro organizador (centrossomo). Quando as células estão dividindo seus cromossomos, há um encurtamento dos microtúbulos – DESASSOCIAÇÃO.
· É fixado na origem e se direcionam de acordo com suas necessidades. 
· São compostos de tubulina, que podem ser: alfa tubulina e beta tubulina. Elas ficam distribuídas no citoplasma como dímeros (que engloba as 2 tubulinas). Para a formação dos microtúbulos os dímeros se organizam em um filamento chamado: Protofilamento – que possui extremidade + e extremidade -.
· Formação dos microtúbulos: junção de vários protofilamentos (oco por dentro), com um lúmen (espaço vazio no centro). 
· Os microtúbulos partem de um centro organizador – Centrossomo (que é um par de centríolos envolto por uma matriz) onde extremidade - fica ligada a ele.
· O centrossomo vai direcionar em posição e em quantidade os microtúbulos.
Formação dos microtúbulos
Processo de encurtamento e alongamento dos microtúbulos
· O crescimento de microtúbulos ocorre pela adição de dímeros de tubulina e o encolhimento ocorre pela perda dos dímeros de tubulina.
· Os microtúbulos partem do centrossomo, que está perto do nucleo, e o sentido deles vai ser em direção as extremidades das células, ora se alongando ora se encurtando (em direção ao centrossomo).
· O processo de extensão e encurtamento é rápido, promovendo uma rápida remodelação.
Instabilidade dinâmica
· Processo chamado instabilidade dinâmica: ocorre na extremidade + que é a extremidade exposta., favorece o crescimento e encurtamento dos microtúbulos. Ocorre quando a extremidade + não está ligada a nada. 
· Em alguns casos existe a estabilização: em que o microtúbulo é ancorado em proteínas que farão o CAPEAMENTO DO MICROTÚBULO – ele se liga, fica protegido pela proteína e não se encurta mais.
· Microtúbulos instáveis: extremidade + solta.
· Microtúbulos estáveis: ancorados na proteína de ancoramento. 
· Instabilidade dinâmica (fato de crescer ou encurtar) está relacionada ao GTP.
· Os dímeros de tubulina vão hidrolisar o GTP-> (GTP está ligado ao dímero – na tubulina beta), quando o dímero é adicionado ao microtúbulo, o GTP é quebrado, libera um fosfato e passa a ser GDP ligado a beta. 
· Dímeros ligados ao GTP: ligação mais forte na formação do microtúbulo, estabilidade maior da estrutura de microtúbulo. 
· Quando perde o fosfato e fica GDP a ligação enfraquece, favorecendo a despolimerização (dissociação) do microtúbulo.
· Adição do dímero é mais rápida que a hidrólise do GTP , mantendo a estabilidade do microtúbulo.
· Alongamento é quando se tem um acréscimo rápido de dímero GTP.
Microtúbulos e fármacos
· Os fármacos influenciam na instabilidade dinâmica – Polimerização (formação dos microtúbulos) ou despolimerização.
· Utilizados para controlar comportamento celular dos microtúbulos.
· Colchicina : se liga aos dímeros de tubulina livre no citoplasma e esse fármaco impede a polimerização do dímero (impede que o dímero se associe a outros dímeros e continue na extensão do microtúbulo)
· Paclitaxel: fármaco que se liga a estrutura do microtúbulo, fazendo com que ele não despolimerize.
· Ambos fármacos bloqueiam a divisão celular, levando a morte celular.
· Podem ser usados em casos de câncer, pois as celulas cancerigenas possuem menor controle de qualidade na sua divisão celular, sendo mais afetadas pelosfármacos, que vão bloquear a divisão celular, levando a morte celular.
microtubulo importante paa organizar o interior da celula e para a mitose. Quando a célula está em mitose eles ficam mais dinâmicos para formar as fibras do fuso. Estão presentes na organização e manutenção de células especializadas. O microtúbulo deve ser estável, na células específicas a instabilidade dinâmica não vai ocorrer, não vão ficar toda hora polimizando e despomilizando. A estrutura do neurônio gerada pelo microtúbulo, vai fazer com que a célula tenha extremidade do neurônio tem corpo celular e na outra tem o axônio, sendo uma ação do microtúbulo. Microtubulo tem distancias que são direcionadas para o polo – e outras para o polo +, isso faz com que algumas substâncias se movam pelas extremidades da célula com essa particularidade. Quando tem o movimento em relação a extremidade – tem o transporte inverso e transporte é quando é em relação ao axônio.. Microtúbulos tem função de celulas especializadas, onde a polimerização e despolimerização (instabilidade dinamica) não pode ocorrer será suprimido com a adesão de proteinas. que vão se aderir (a extremidade + ou na lateral) e impedir a instabilização. 
transporte
proteinas motoras: transporte de outras substancias (vesiculas ou organelas). Ligação das proteínas motoras Elas são formadas por uma parte ligada ao microtubulo e outra ligada a outros componentes, fazendo a ligação. A parte superior possui um sítio de ligação para se ligar a ATP.
Cinesinas: migração para o polo + da célula / Dineinas: migraçã para o polo – da célula.
Essas proteinas fazem movimento saltatórios, que sempre vai depender de uma proteína motora e de ATP, quando o ATP se liga, ela sofrendo mudança conformacional e se liga a outra parte do microtúbulo. O ATP vai ser hidrolisado e liberar fosfato, virando ADP, há outra mudança conformacional projetando a enzima pra frente. A ligação da enzima com ADP é fraca, o ADP se solta, proteína motora volta para conformação inicial, se ligando de novo a um ATP, dando outro salto e realizando todo processo. Todo transporte soltatário que transporte vesículas e organelas são por proteínas motoras e dependentes de ATP. 
Estrutura das proteinas motoras 
Proteínas do microtúbulo (motora) possuem 2 cabeças e uma cauda única, a cabeça vai se conectar ao microtúbulo e a cauda vai se conectar a outra substância ( uma carga = organela ou vesícula), as cabeças das proteínas motoras funcionam como enzima, hidrolisando o ATP. Quando isso ocorre, ela sofre uma mudança conformacional e dar um salto para frente se ligando de novo. 
RExCG: 
Quando há o crescimento celular o RE tem a necessidade de se expandir, cinesinas vão empurrar o RE no sentido exterior, migrando para o polo + do microtúbulo.
 Quando há o crescimento celular o Complexo de Golgi precisa de ficar mais perto do núcleo, as dineínas vão puxar o Complexo de Golgi para o polo – do microtúbulo. 
Cílios e flagelos 
Microtúbulos que vão formar cílios ou flagelos precisam estruturas estáveis. O Microtúbulo que vai fazer a formação é preso ao corpo basal, que vai ter uma especificidade estrutural fazendo com que ele não saia do centrossomo. Na extremidade do cílio é estável por proteínas que se acoplam, fazendo a movimentação (movimento de potência) com base na estrutura do corpo basal. A proteína motora dineína se move em direção aos microtúbulos fazendo com que ele movimente um cílio pelas duas extremidades. 
Flagelo:
Estrutura interna dos flagelos é semelhante a dos cílios. Eles se movem em toda a célula. Espermatozoides precisam de mitocôndria para a movimentação dos flagelos, esse ATP vai ser utilizado no processo das proteínas motoras, favorece o movimento das proteínas motoras entre os microtúbulos e provocar movimentação. 
Como a movimentação ocorre:
Há dois microtúbulos interligados por proteína motora (dineína). Ela vai se ligar aos dois extremos do microtúbulo, o deslizamento ocorre a partir do movimento da dineína. Nos flagelos, há a presença de proteínas de ligação, que são flexíveis, e com o movimento das proteínas motoras se saltando elas deslocam os 2 microtúbulos, mas como eles estão presos a proteínas de ligação, quando eles se moverem o flagelo vai se bater.
Proteína dineína conecta cauda e cabeça a microtúbulos diferentes. 
Efeito na dineína: Síndrome de Kartagener: infertilidade e maior suceptibilidade em infecções brônquicas.
Actina 
Actina: subunidade actina; presentes no cortex celular e em estruturas responsáveis pela movimentação da célula e contração muscular;
São polimerização de actina e podem ter proteínas ligadas ao filamento para executar função. 
São responsáveis pelo movimento da célula ou de alguma estrutura. Ex: migração da célula durante a fagocitose, células de defesa, processo de divisão celular e contração muscular. 
Apresentam instabilidade dinâmica, podem ser polimerizados e despolimerizados. Quando tem a associação de filamentos de actina com proteínas há uma estabilidade (não alteram seu tamanho). Ex: contração muscular.
Os filamentos de actina estão presentes em estruturas rígidas e de movimentação. Ex: microvilosidades do epitélio intestinal. Estruturas que vão formar os feixes contráteis que fazem a migração das células pelos tecidos (células musculares). Protusões de membrana que participam na movimentação celular. Anel contrátil ocorre na finalização da divisão celular. 
Filamentos de actina
São mais finos e curtos (com menor extensão) e são os mais numerosos, Os filamentos são interligados em redes. apresentam polimerização que são as extremidade - e +. O crescimento deles ocorre na extremidade +. 
COMO OCORRE O CRESCIMENTO:
Monômeros de actina livres no citoplasma que são ligados a ATP, se liga ao filamento e hidrolisa o ATP, liberando fosfato. Logo, a actina fica ligada ao ADP com uma ligação mais fraca, se despolimerizando. Também podem se estabilizar se ligando a proteínas celulares. 
Actina está presente em alta concentração na célula, logo, deveria levar a despolimerização, porém não ocorre. Proteínas Timosina e Profilina se ligam aos monômeros livres de actina que estão no citosol, impedindo que se polimerizem (se unem ao filamento de actina). Proteínas Formina e ARPs vão promover a polimerização, elas tomam o lugar das proteínas que impedem a despolimerização. 
Com a ligação da actina com proteínas pode ter a regulação do comportamento dos filamentos. Ex: fármacos que se ligam e estabilizam o filamento e fármacos que provocam o capeameto da extremidade + e impedem a polimerização. 
 
Cortex celular:
Camada abaixo da membrana celular. Formado por proteínas e com filamentos de actinas presentes no cortex. O cortex favorece mudanças conformacionais e locomoção 
Migração celular: Depende de filamentos de actina. A célula se locomove e projeta um lamelipódio (protusão celular) e ocorre a polimerização de actina. Ela empurra a protusão para a frente, existindo adesões ocorrendo logo em seguida, ocorre a tração da parte posterior da célula, proteínas motoras que são associadas a filamentos de actina (miosinas) empurram essa parte posterior da célula para que ela avance para a frente. 
Associação da miosina com actina: 
Estão presentes em estruturas contráteis. A miosina dependente de ligação de ATP, quando sofre a hidrolise de ATP, tem energia para a movimentação.
Miosina I : uma cabeça e uma cauda. Possui na cabeça a acão enzimática de hidrólise de ATP. Vai se ligar na cabeça nos filamentos de actina e pela cauda na vesícula, por hidrolise deATP vai fazer a movimentação.
Cortex: Estrutura ligada pela Miosina I 
Miosina II
Responsável pela contração muscular. Estrutura de 2 cabeças (função enzimática de ATPase) e cauda supertorcida. As miosinas II se interagem entre si formando o filamento de Miosina. Esse filamento de miosina possui 2 partes: bipolar. 2 partes nas extremidades que são semelhantes, e uma porção lisa no centro. Os filamentos de actina vão de ligar aos filamentos de miosina em sentidos opostos, favorecendo o deslizamento do filamento.Como é a interação entre esses filamentos: miofibrila são formadas por sarcômeros, que dentro deles vai ter a junção dos filamentos de actina e os filamentos de miosina II mais no centro. Na contração muscular ocorre nos sarcômeros, onde a miosina II vai se deslizar pela actina e encurtar o sarcômero. Para que a contração ocorra, sarcômeros devem se encurtar simultaneamente. Quando as cabeças de miosinas hidrolisam o ATP e se movimentam, promovem o deslizamento da miosina na actina. Grande parte do filamento de miosina sem contato com a actina, quando se movimentam, o sarcômero se encurta e a interação com as cabeças se concluiu, caracterizando a contração muscular. Quando é completa, a miosina perde o contato com a miosina e relaxam, voltando a posição inicial. 
Deslizamento da miosina II em actina
 
Processo: Depende de hidrólise de ATP. 
Miosina II ligada a actina. A miosina recebe ATP, o hidroliza liberando fosfato e é liberada energia, com isso ela sofre mudança conformacional e vai para frente. Na posição a frente fica ligada ao ADP, liberou o ADP e fica na conformação inicial com seu sítio vazio. Se ela vai para frente, move também a actina. O movimento da miosina é chamado movimento de potência. 
Sinalização e dependente de Cálcio.
A célula muscular recebe um sinal do nervo motor, provocando um potencial de membrana, a alteração elétrica causa pelo potencial se espalha pelos túbulos que ligam a membrana até o RE, que sofrem essa alteração. Os túbulos transportam o potencial até o Retículo Endoplasmático, nessas células o RE se chama sarcoplasmático, tendo alta concentração de cálcio. Quando o sarcoplasmático recebe a despolarização do potencial de ação, abre seus canais e libera cálcio.. 
O cálcio funciona na célula como um comunicador celular, ativando um interruptor molecular (liga ou desliga algum processo). 
O processo é relacionado a essa dupla de proteínas: Tropomiosina e troponina
Tropomiosina é uma proteina rígida que se liga a actina em forma de haste. A troponina é um complexo proteico, está ligada a tropomiosina. Ela é sensível ao cálcio, e quando há o aumento de cálcio no citosol, é provocada a ligação do cálcio com a troponina, logo, a troponina sofre uma mudança conformação com essa ligação. A troponina vai provocar uma alteração conformacional na tropomiosina que permite com que ela se desligue na actina. Logo, a actina ficará com o sítio livre para se ligar com a miosina. Esse fator controla o movimento de contração muscular. Quando o cálcio diminui, todo o estado inicial é refeito e a miosina se separa da actina, há o repouso. 
Células não musculares
Quando fosforila uma miosina em uma célula não muscular, altera a conformação dela e faz com que se ligue a actina, quando ocorre a desfosforilação, ela se desliga da actina. Dependem da fosforilação e desfosforilação.