O Papel dos Microtúbulos no Citoesqueleto

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A capacidade de as células eucarióticas 
adotarem diversas formas, organizarem os 
vários componentes em seu interior, 
interagirem mecanicamente com o 
ambiente e realizarem movimentos 
coordenados é dependente do 
citoesqueleto – uma intrincada rede de 
filamentos proteicos que se estende pelo 
citoplasma. 
É constituído a partir de uma estrutura composta 
por três tipos de filamentos proteicos; 
Cada tipo de filamento apresenta propriedades 
mecânicas distintas e é formado por subunidades 
proteicas diferentes. 
Distribuição dos filamentos do citoesqueleto em 
células eucarióticas epiteliais do intestino. 
 
 
 
 
 
 
 
Características filamentos do citoesqueleto: 
→ Formados por subunidades pequenas; 
→ Permitem associação e distribuição 
rápidas; 
→ Mantidos por interações fracas; 
→ Associam-se com proteínas acessórias; 
estas regulam sua distribuição espacial e 
comportamento dinâmico. 
 
 
 
Cada tipo de filamento do citoesqueleto é 
construído a partir de subunidades proteicas 
menores. Subunidades proteicas menores se 
polimerizam através de ligações covalentes, 
formando um filamento. Se não tiver mais fonte 
de nutrientes – despolimerização, subunidades 
menores ficam dissociadas no citoplasma da 
célula. 
 
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Microtúbulos: 
Os microtúbulos desempenham um papel 
essencial na organização de todas as células 
eucarióticas; 
Esses tubos proteicos longos, ocos e 
relativamente rígidos podem rapidamente sofrer 
dissociação em um determinado local e 
reassociação em outro; 
Crescem a partir de uma pequena estrutura 
posicionada próximo ao centro da célula, 
denominada centrossomo; 
Esses microtúbulos citoplasmáticos são a 
principal parte do citoesqueleto responsável pelo 
transporte e posicionamento de organelas 
delimitadas por membrana dentro da célula e 
pela organização do transporte intracelular de 
diversas macromoléculas citosólicas. 
 
Os microtúbulos são tubos ocos com 
extremidades estruturalmente distintas 
São formados a partir de subunidades (moléculas 
de tubulina), cada uma delas composta por um 
dímero de proteínas globulares denominadas α-
tubulina e β-tubulina; 
Os dímeros de tubulina, unem-se entre si para a 
formação da parede de um microtúbulo cilíndrico 
oco; 
Cada microtúbulo é composto por 13 
protofilamentos paralelos, cada um deles 
composto por uma cadeia linear de dímeros de 
tubulina com α-tubulina e β-tubulina alternadas 
longitudinalmente. 
 
 
 
 
O centrossomo é o principal centro organizador 
de microtúbulos em células animais 
Os microtúbulos crescem a partir de centros 
organizadores especializados que controlam o 
posicionamento, o número e a orientação dos 
microtúbulos; 
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O centrossomo consiste em um par de 
centríolos circundado por uma matriz proteica. A 
matriz inclui um tipo especial de tubulina, 
chamado γ-tubulina, e cada complexo do anel de 
γ-tubulina atua como o ponto de partida, ou sítio 
de nucleação, para o crescimento de um 
microtúbulo. Extremidade positiva mais longe do 
centrossomo. 
 
 adição dos heterodímeros 
(extremidade +) no microtúbulo – aumenta 
 heterodímeros saem do 
microtúbulo – diminui 
 
 
 
Onde já foi adicionado o dímero de tubulina – 
ocorre a hidrólise de GTP em GDP – liberando 
energia para permitir que a tubulina fosse 
adicionada. Capa de GTP impede que ocorra a 
despolimerização. O protofilamento que precisa 
despolimerizar não tem GTP, dímeros e 
protofilamentos vão se soltando. 
Os microtúbulos organizam o interior das células 
Mitose → Formação do fuso mitótico; 
Polarização das células → Posicionamento de 
organelas; 
Tráfego de organelas ao longo do microtúbulo: 
ex. neurotransmissores (corpo celular do 
neurônio), precisam se deslocar até o terminal do 
axônio, tráfico acontece nos microtúbulos, com 
proteínas motoras. 
 
 
Proteínas motoras: 
Direcionam o transporte intracelular; 
Os movimentos são direcionados por proteínas 
motoras, que usam a energia derivada do ATP 
para viajar continuamente ao longo dos 
microtúbulos ou dos filamentos de actina em um 
sentido determinado; 
Existem dezenas de proteínas motoras 
diferentes, elas diferem em relação: 
→ Ao tipo de filamento ao qual se ligam; 
→ À direção na qual se movimentam ao 
longo do filamento; 
→ À carga transportada. 
 
Cada proteína é específica para uma carga, na 
cauda tem sítio específico de ligação onde 
reconhece a carga. 
As proteínas motoras que se movem ao longo 
dos microtúbulos citoplasmáticos, pertencem a 
duas famílias: 
→ em geral se movem rumo à 
extremidade mais (+) de um microtúbulo 
(rumo à periferia da célula); 
→ se movem em direção à 
extremidade menos (-) (rumo ao corpo 
celular). 
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Os cílios e os flagelos contêm microtúbulos 
estáveis movimentados pela dineína 
Cada cílio contém um núcleo de microtúbulos 
estáveis dispostos em um feixe, que crescem a 
partir de um corpo basal citoplasmático, que atua 
como um centro organizador 
 
Os microtúbulos dos cílios e flagelos são 
ligeiramente diferentes daqueles encontrados no 
citoplasma; 
A secção transversal de um cílio mostra nove 
pares de microtúbulos organizados em anel, em 
torno de um único par de microtúbulos isolados; 
este arranjo “9 + 2”. 
 
A mais importante das proteínas acessórias é a 
proteína motora dineína ciliar, que gera o 
movimento de flexão na região central. Dineína 
se movimenta na direção negativa dos 
microtúbulos, fazendo o movimento de decida. 
Quando ocorre a movimentação na dineína 
sobre os microtúbulos, acontece a flexão na 
cauda do espermatozoide. 
 
 
Filamentos de actina: 
São finos e flexíveis; 
São formados por duas cadeias em espiral de 
monômeros globosos da proteína actina G, que 
se polimerizam formando uma estrutura 
quaternária fibrosa (actina F); 
Sem os filamentos de actina uma célula animal 
não poderia: 
→ Migrar (ou deslizar) sobre uma superfície; 
→ Englobar uma partícula grande por 
fagocitose; 
→ Dividir-se em duas. 
 
 
 
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Dependendo das proteínas associadas, os 
filamentos de actina podem: 
→ Formar estruturas rígidas e estáveis, 
como as microvilosidades nas células 
epiteliais que revestem o intestino; 
→ Pequenos feixes contráteis que podem 
contrair e atuar como pequenos 
músculos na maioria das células animais. 
 
A actina e a tubulina polimerizam por 
mecanismos semelhante 
Muito encontrada em fibras musculares; 
 
 
 
Proteínas em verde podem fazer o 
sequestro dos monômeros de actina, 
impedindo a polimerização, pois ela não vai 
estar disponível no citoplasma. Existem 
proteínas que auxiliam no processo de 
adicionar os monômeros de actina no 
filamento (nucleação). Proteínas que 
quebram o filamento de actina em 
diferentes regiões, permitindo que o 
filamento seja direcionado para outra 
região celular ou que despolimerize mais 
facilmente. Proteínas de interligação, que 
inter ligam filamentos de actina . Proteínas 
de capeamento, impedem adições de mais 
monômeros de actina G. Proteína de 
ligação lateral . Proteína que permite 
ligação das actinas formando faixas de 
actina. Filamentos de actina tem uma ampla 
distribuição no citoplasma das células . 
 
Actina e Miosina 
Contração da fibra muscular 
Miosina é uma proteína motora associada ao 
filamento de actina. 
 
As cabeças globulares vão até a extremidade 
positiva. Duas miosinas em direção oposta nas 
extremidades positivas da actina, encurtando do 
filamento. Acontece principalmente nas fibras 
musculares, com sarcômero. Quando a célula 
recebe um estímulo, as cabeças globulares de 
miosina caminham sobre o filamento de actina, 
encurtamento do sarcômero. 
 
Filamentos intermediários 
Os filamentos intermediários apresentam uma 
grande resistência à tensão, e sua função 
principal é permitir que as células resistam ao 
estresse mecânico ocasionado quando são 
distendidas; 
 
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Os filamentos intermediários são os mais 
resistentes e duráveis dos filamentosdo 
citoesqueleto; 
Formam uma rede no citoplasma, envolvendo o 
núcleo e se estendendo rumo à periferia da 
célula; 
 
Na periferia, eles costumam estar 
ancorados na membrana plasmática em 
junções célula-célula chamadas de 
desmossomos; 
Também são encontrados no interior do 
núcleo de todas as células eucarióticas; 
Formam uma rede denominada de lâmina 
nuclear, que está subjacente ao envelope 
nuclear e o fortalece. 
Um filamento intermediário assemelha-se a 
uma corda, ou cabo, em que muitos fios 
longos são trançados para proporcionar 
resistência à tração; 
Os fios desse cabo são compostos de 
proteínas de filamentos intermediários, 
subunidades fibrosas contendo, cada uma, 
um domínio central em haste, alongado, 
com diferentes domínios não estruturados 
em cada uma das extremidades; 
O domínio em haste consiste em uma 
região α- hélice estendida que permite 
que o pareamento de proteínas de 
filamentos intermediários forme dímeros 
estáveis por meio do enrolamento de um 
dímero sobre o outro, sob uma 
configuração supertorcida ou 
superenrolada; 
 
Dois desses dímeros supertorcidos, posicionados 
em sentidos opostos, associam-se para formar 
um tetrâmero alternado; 
Esses dímeros e tetrâmeros são as subunidades 
solúveis dos filamentos intermediários; 
Os tetrâmeros associam-se uns aos outros lados 
a lado e em seguida reúnem-se para gerar o 
filamento intermediário final, semelhante a um 
cabo. 
 
 
Filamentos de queratina se organizam em 
dímeros, dímeros se organizam em tetrâmeros, 
tetrâmeros de queratina se organizam em 8 
tetrâmeros formando um filamento crescente. 
 
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Essas proteínas se agregam espontaneamente, 
sem necessidade de energia, para montar os 
respectivos filamentos intermediários. 
 
Filamentos intermediários formam a lâmina 
nuclear que oferece um sítio de 
ancoragem para os cromossomos e 
suporte estrutural para a membrana que 
forma o envelope nuc lear . 
 
Defeitos de lâmina nuclear: 
– doenças raras que levam os indivíduos 
afetados a apresentar envelhecimento 
prematuro; 
Crianças com progéria têm pele enrugada, 
perdem os dentes e cabelos e frequentemente 
desenvolvem doenças cardiovasculares graves 
ainda na adolescência; 
Acredita-se que a instabilidade nuclear resultante 
leve a defeitos na divisão celular, morte celular 
aumentada, uma capacidade diminuída para a 
reparação de tecidos, ou mesmo alguma 
combinação desses efeitos. 
 
A mais diversificada classe de filamentos 
intermediários são os filamentos de queratina. 
Rara doença genética em humanos, denominada 
, na qual mutações em 
genes da queratina interferem na formação dos 
filamentos de queratina da epiderme; 
Como consequência, a pele fica extremamente 
vulnerável a lesões mecânicas, e mesmo uma 
pressão leve pode levar à ruptura de células e à 
formação de bolhas na pele.