Aula 08 - Matriz extracelular as proteínas da matriz
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Aula 08 - Matriz extracelular as proteínas da matriz


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8Matriz extracelular: as proteínas da matriz aula
OBJETIVOS Pré-requisitos
Aulas 7, 8, 16 e 17 
de Biologia Celular I 
e Aulas 6 e 7 de 
Biologia Celular II.
\u2022 Enumerar as principais proteínas 
da matriz extracelular.
\u2022 Associar a estrutura das proteínas 
de matriz às funções que 
desempenham.
\u2022 Analisar a síntese de colágeno.
\u2022 Associar de\ufb01 ciências na síntese de 
componentes da matriz a doenças.
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INTRODUÇÃO Vimos na aula anterior que, longe de ser uma gelatina de preenchimento, a 
matriz extracelular é uma estrutura complexa, capaz de conferir resistência 
e elasticidade aos tecidos. Enquanto o gel formado pela hidratação das 
GAGs e das proteoglicanas é extremamente resistente à compressão, as 
proteínas \ufb01 brosas de sua composição são responsáveis pela elasticidade 
e resistência à tensão da matriz. As principais proteínas \ufb01 brosas da matriz 
são os colágenos e a elastina.
OS COLÁGENOS
Não, não estranhe o plural, os colágenos são uma grande família 
de proteínas \ufb01 brosas presente em todos os animais pluricelulares. Os 
colágenos são as proteínas mais abundantes nos mamíferos (~25% da 
massa protéica) e são secretados tanto pelas células do tecido conjuntivo 
como outros tipos celulares. Tecidos como a pele e os ossos são ricos 
em colágeno, e a principal função dessas proteínas é contribuir para a 
integridade estrutural da matriz e manter as células ancoradas a ela.
Figura 8.1: (a) Cada uma das três cadeias 
alfa de colágeno possui moléculas de glicina 
regularmente distribuídas. A conformação 
dessas cadeias alfa favorece o encaixe, 
de modo a formar a tripla hélice (b) 
na qual as pequenas moléculas de 
glicina ficam voltadas para dentro.
Cerca de 25 diferentes tipos de colágenos já foram identi\ufb01 cados e, 
de acordo com suas propriedades, foram sendo agrupados. Os principais 
colágenos são os colágenos \ufb01 brilares, que incluem os tipos I, II, III, V e XI. 
O tipo I é, de longe, o mais comum e o mais importante, predominando 
na pele e nos ossos. Os colágenos \ufb01 brilares formam cordões, como 
ilustrado na Figura 8.2, chamados \ufb01 brilas colágenas.
A molécula de colágeno é formada por uma tripla hélice de cadeias 
polipeptídicas enroladas umas nas outras, constituindo uma estrutura 
bastante típica (Figura 8.1). Essa tripla hélice se forma espontaneamente 
porque as cadeias são ricas nos aminoácidos prolina e glicina. Enquanto 
a estrutura em anel da prolina estabiliza a tripla hélice, a glicina, por ser o 
menor aminoácido, permite que as três cadeias de colágeno se aproximem, 
formando a estrutura \ufb01 nal do colágeno.
Cadeia peptídica 
alfa de colágeno
Tripla hélice de 
cadeias alfa de colágeno 
(molécula de colágeno)
a
b
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A
U
LA
 
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Figura 8.2: As moléculas de colágeno se agrupam em feixes 
paralelos de 10 a 300nm de espessura, as ibrilas colágenas.
Outro grupo de colágenos é o dos colágenos associados a \ufb01 brilas.
Correspondem aos colágenos dos tipos IX e XII que se associam ao 
colágeno \ufb01 brilar formando estruturas maiores, as \ufb01 bras colágenas,
observadas na Figura 8.3, ou associando uma \ufb01 brila de colágeno com 
outras proteínas da matriz extracelular (GAGs, proteoglicanas etc.).
Figura 8.3: (a) Fibras de colágeno são 
formadas por feixes de \ufb01 brilas colágenas, 
vistas em (b) em corte longitudinal e trans-
versal em torno de um \ufb01 broblasto. (Foto: 
Molecular Biology of the Cell, 3rd ed.)
A associação entre os colágenos \ufb01 brilares do 
tipo II e os colágenos associados a \ufb01 brilas do tipo 
IX está esquematizada na Figura 8.4.
Figura 8.4: Os colágenos associados a 
fibrilas se dispõem sobre as mesmas, 
formando, neste exemplo, ligações cruzadas.
10-300nm Fibrila colágena
1,5nm Molécula de colágeno
10 a 300nm Fibrila colágena
0,5 a 3Pm Fibrila colágena
a
b
Tipo IX
Tipo II
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Assim, no tendão-de-aquiles as fibrilas colágenas se dispõem 
paralelamente umas às outras, enquanto na pele elas se entrelaçam em várias 
direções. Por conta disso, o tendão possui enorme resistência à tração no 
sentido longitudinal, enquanto a pele é resistente a tensões de modo geral. 
Nos ossos e na córnea, as \ufb01 brilas formam camadas; como num compensado 
de madeira, cada camada se dispõe transversalmente à anterior, dando 
grande resistência e pouca elasticidade ao tecido (Figura 8.5).
Figura 8.5: O colágeno associado às fibri-
las pode formar feixes paralelos, como em 
(a), ou camadas ortogonalmente alter-
nadas, como em (b), ou feixes cruzados 
resistentes a trações em vários sentidos (c).
Nas lâminas basais, estudadas mais adiante, o colágeno formador 
de rede (tipo IV) forma um tapete de \ufb01 lamentos entrecruzados.
Por último, as \ufb01 brilas ancoradouras \u2013 colágenos que auxiliam na 
conexão das células do epitélio ou endotélio ao tecido conjuntivo que 
se localiza logo abaixo. Essas \ufb01 brilas são abundantes na pele.
!
RECORDAR E COMPARAR
Lembra da aula sobre micro\ufb01 lamentos em Biologia Celular I? Pois é, os \ufb01 lamentos de 
actina podem formar feixes paralelos muito resistentes (as \ufb01 bras de tensão) ou redes 
entrecruzadas, de acordo com as proteínas que os conectam (respectivamente alfa-actinina 
e \ufb01 lamina). Embora as \ufb01 brilas de colágeno estejam do lado de fora da célula e sejam 
muito maiores (e mais fortes) que os \ufb01 lamentos de actina, o princípio de formar feixes 
e aumentar a resistência é o mesmo. Observe a Figura 8.4 e compare com as da Aula 24.
a
b
c
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LA
 
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M
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POR QUE EXISTEM TANTOS TIPOS DE COLÁGENOS?
É que cada tipo realiza uma função especí\ufb01 ca. Os colágenos 
formadores de \ufb01 brilas são o tipo básico de colágeno; os associados 
às \ufb01 brilas servem para juntar várias delas e montar feixes altamente 
resistentes, e os formadores de rede estão localizados na lâmina basal, 
um verdadeiro assoalho para as células epiteliais e endoteliais. Alguns 
tipos celulares, monócitos e neutró\ufb01 los, especi\ufb01 camente, saem dos 
vasos sanguíneos e atravessam a lâmina basal das células endoteliais 
(células que formam o revestimento interno dos vasos) para combater 
uma infecção em determinado tecido. Para poderem passar pela rede de 
colágeno, essas células secretam localmente enzimas como a colagenase. 
Assim, a rede de colágeno se abre e permite a passagem dessas células. 
Da mesma forma, quando esses monócitos ou neutró\ufb01 los chegam ao 
tecido, necessitam atravessar a lâmina basal das células epiteliais.
Tipo Forma polimerizada Distribuição tecidual
Formadores de 
\ufb01 brilas
I Fibrila Ossos, pele, tendôes, ligamentos, córnea, outros órgâos internos
II Fibrila Cartilagem, humor vítreo do olho, disco intervertebral
III Fibrila Pele, vasos sangüíneos, órgâos internos 
V Fibrila com tipo I Mesma que para tipo I
XI Fibrila com tipo II Mesma que para tipo II
Associados
a \ufb01 brilas
IX Associação lateral Cartilagens
XII Associação lateral Tendôes, ligamentos, outros tecidos
Formadores
de rede
IV Rede em forma de camada Lâmina basal 
VII Fibrilas ancoradouras Abaixo do epitélio escamoso estrati\ufb01 cado
Classe
A Tabela 8.1 sintetiza as principais características dos 
colágenos mais conhecidos. Mutações que afetem qualquer um 
dos tipos de colágeno causam graves malformações em seus 
portadores (veja o boxe).
Tabela 8.1: Tipos de colágenos, suas propriedades e localização.
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AS DOENÇAS DO COLÁGENO
Mutações que afetam a síntese de colágeno, ou outros componentes da matriz, 
resultam em vários tipos de anomalias, em geral bastante severas. Dentre as mais 
importantes, podemos citar:
\u2022 osteogênese imperfeita: causada por mutação do gene para colágeno do 
tipo I. É um traço dominante, pois, apesar de um dos alelos ser normal, o produto do 
gene defeituoso impede a correta formação das \ufb01 bras colágenas;