Aula 08 - Matriz extracelular as proteínas da matriz
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outras \ufb01 bronectinas, de modo que também pode formar \ufb01 brilas. Essas \ufb01 brilas parecem ter um papel fundamental na progressão das etapas do ciclo celular (Aula 1). A FIBRONECTINA E A MIGRAÇÃO CELULAR A \ufb01 bronectina é muito importante no desenvolvimento animal. Experimentos em que um gene é inativado (e, portanto, não se expressa) demonstram que a ausência de fibronectina em embriões de camundongos resulta em tantos defeitos morfológicos \u2013 anomalias na formação da notocorda, coração, vasos, tubo neural \u2013 que os embriões morrem precocemente. LÂMINA BASAL Na Aula 7, comentamos que existem dois tipos \u201cbásicos\u201d de matriz extracelular: a do tecido conjuntivo e a lâmina, ou membrana, basal. Até agora nos detivemos nos aspectos básicos da MEC do tecido conjuntivo e pouco comentamos sobre a membrana basal. A membrana basal é um tipo de matriz extracelular especializada. Fina e \ufb02 exível, ela embasa todos os epitélios, formando uma interface entre estes e o tecido conjuntivo propriamente dito (reveja a Figura 7.1). Células individualizadas (musculares, adipócitos, células de Schwann) também são envoltas por uma membrana basal (Figura 8.9). CEDERJ 129 A U LA 8 M Ó D U LO 2 O papel das lâminas basais não se limita ao revestimento da superfície basal dos epitélios e dos outros tipos celulares mencionados. A lâmina basal determina a polaridade celular, in\ufb02 uencia o metabolismo celular e organiza proteínas em membranas plasmáticas adjacentes, atuando na migração e diferenciação celular. Figura 8.9: Células musculares isola- das são envoltas por membrana basal. Já os epitélios repousam sempre sobre um tapete formado pela lâmina basal. A LÂMINA BASAL E A FILTRAÇÃO DO SANGUE É comum nos referirmos aos rins como os órgãos que \ufb01 ltram o sangue, retirando dele moléculas que serão eliminadas através da urina. Essa \ufb01 ltração ocorre em estruturas chamadas glomérulos renais, nos quais verdadeiros novelos de capilares e o epitélio do glomérulo \ufb01 cam em íntimo contato, separados apenas pela lâmina basal (Figura 8.10). As células do epitélio renal, assim como a desses vasos, são relativamente espaçadas, e é justo pelos espaços entre elas que o sangue é \ufb01 ltrado. Até aí, talvez não tenhamos contado nenhuma novidade, mas o que apostamos que você não imaginava é que essa lâmina basal é que atua como \ufb01 ltro, selecionando as moléculas que passarão para a urina e as que continuarão no sangue. Figura 8.10: No glomérulo renal (a), a membrana basal é compartilhada pelo endotélio do vaso capilar e pelo epitélio glomerular (b). Músculo Epitélio Lâmina basal Membrana da célula Matriz Tecido conjuntivo Lâmina basal SangueCapilares Epitélio Célula endotelial Lâmina basal Célula epitelial Urinaa b BIOLOGIA CELULAR II | Matriz extracelular: as proteínas da matriz CEDERJ130 PROTEÍNAS DA LÂMINA BASAL: LAMININA E COLÁGENO DO TIPO IV A membrana basal é secretada pelas células que ela envolve e, por sua vez, se ancora à matriz extracelular do tecido conjuntivo por \ufb01 brilas de colágeno do tipo VII. Entretanto, os colágenos característicos da lâmina basal são os do tipo IV, que não formam \ufb01 brilas e sim uma lâmina, reticulada e \ufb02 exível. Além do colágeno IV, compõem a lâmina basal a proteoglicana perlecan e as glicoproteínas laminina e nidogênio. A laminina é uma proteína composta por três longas cadeias peptídicas denominadas alfa, beta e gama (Figura 8.11). Juntas, essas cadeias dão à proteína a forma de uma cruz. Figura 8.11: A molécula de laminina é formada por três polipeptídeos que se associam, formando uma cruz. Vários domínios globulares se dispõem nas extremidades livres das cadeias. As lamininas podem conectar-se entre si através dos braços da molécula. Além disso, o perlecan e o nidogênio se ligam tanto à laminina quanto ao colágeno do tipo IV, estabelecendo pontes entre eles. Receptores na membrana das células, a maioria pertencente à família das integrinas, reconhecem e se ligam ao colágeno do tipo IV e à laminina, promovendo a adesão das células à lâmina basal. Você pode ter uma idéia de como essas moléculas se dispõem na membrana basal observando a Figura 8.12. Figura 8.12: Modelo da lâmina basal. Não estão representadas a membrana plasmática e a asso- ciação de proteínas integrais desta a componentes da lâmina. Domínio globulares Cadeia alfa Cadeia gama Cadeia beta Nidogênio Perlecan Laminina Colágeno IV CEDERJ 131 A U LA 8 M Ó D U LO 2 A MEC INFLUENCIA A FORMA CELULAR Quando fibroblastos são cultivados sobre um gel de colágeno, em poucos dias eles são capazes de orientar as moléculas de colágeno em fibras sobre as quais eles mesmos se orientarão (Figura 8.13). Figura 8.13: Dois fibroblastos de embrião de pinto migram um em direção ao outro sobre um feixe de fibras colágenas organizado por eles mesmos. (Foto: D. Stopak & A. AK. Haris, Dev. Biol. 90:383-398, 1082 © Academic Press) Em contrapartida, a matriz extracelular também é capaz de influenciar a organização do citoesqueleto (daí a forma) celular. Observa-se que células cancerosas produzem menos \ufb01 bronectina que células normais em cultura, sendo também menos aderentes (daí a maior facilidade de se destacarem e darem origem aos tumores secundários, as metástases). Em alguns casos, quando se adiciona \ufb01 bronectina a essas culturas, as células tumorais se comportam como se fossem normais, aderindo e formando contatos focais com o substrato. Assim como o citoesqueleto pode exercer forças que orientam a matriz extracelular secretada, as moléculas da matriz podem, por sua vez, propagar a ordenação entre células, como ocorre, por exemplo, nos tendões (Figura 8.14). Nesse caso, as integrinas atuam como proteínas adaptadoras desse ordenamento entre as células e a matriz em torno delas. 1mm BIOLOGIA CELULAR II | Matriz extracelular: as proteínas da matriz CEDERJ132 Figura 8.14: O esquema ilustra como a matriz pode propagar a orientação de uma célula para as demais a \ufb01 m de formar uma estrutura orientada, como os tendões. CONCLUSÕES A cada dia novas descobertas são feitas a respeito da participação da matriz extracelular em processos biológicos. Essas moléculas atuam tanto na síntese como na degradação de estruturas (como a absorção da cauda do girino) e, da mesma forma que são secretadas as proteínas da matriz, nessas ocasiões, os \ufb01 broblastos produzem enzimas, como a colagenase, que degradam a matriz e conferem enorme plasticidade aos tecidos conjuntivos. Graças a essas propriedades, é possível o realinhamento da arcada dentária, a regeneração de fraturas, a regressão do tamanho do útero após o parto e muitas outras, pequenos milagres sem os quais nossas vidas seriam, certamente, muito mais limitadas. Orientação do citoesqueleto da célula \ufffd\ufffd\ufffd\ufffd\ufffd\ufffd\ufffd orienta a disposição das moléculas de matriz secretadas em torno dela. 1 A matriz orientada alcança as células e 3 e orienta o citoesqueleto dessas células. 2 3 As células e agora secretam uma matriz orientada em sua vizinhança; assim, a organização de seu citoesqueleto é propagada às células vizinhas ( e ). 2 3 4 5 CEDERJ 133 A U LA 8 M Ó D U LO 2 R E S U M O \u2022 Além das proteoglicanas e glicosaminoglicanas, a matriz extracelular possui proteínas \ufb01 brosas, os colágenos e a elastina; e proteínas adesivas, a \ufb01 bronectina e a laminina, esta última na lâmina basal. \u2022 O colágeno é formado por três hélices de um polipeptídeo rico em prolina e glicina. \u2022 Existem diversas formas de colágeno, que podem ser classi\ufb01 cadas em: \ufb01 brilares, associados a \ufb01 brilas e formadores de rede. \u2022 O colágeno é sintetizado pelas células e secretado na forma de pró-colágeno. Depois de clivada a extremidade da cadeia, formam-se espontaneamente as \ufb01 brilas. \u2022 A elastina é outra proteína \ufb01 brilar que forma redes que podem se distender pelo maior ou menor enrolamento