Citoesqueleto: Funções e Composição

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Mari Tatsch- Biologia Celular 
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Citoesqueleto
O citoesqueleto é uma complexa rede de filamentos proteicos, que participa dos processos de plasticidade, transporte e sinalização celular, além de ser o principal determinante da morfologia celular. 
Funções 
· Manter a forma da célula e dar suporte a membrana plasmática,
· Permitir a adesão da célula ao substrato e sua locomoção;
· Servir como vias para o tráfego e no posicionamento de organelas; 
· Atuar na contração muscular;
· Segregação dos cromossomos durante a divisão celular.
Composto por 3 tipos de filamentos:
Filamento intermediário 
São células proteicas resistentes encontradas formando uma rede no citoplasma na maioria das células animais, são apolares.
Principal proteína: queratina (existem 6 tipos de proteínas fibrosas).
*mais de uma classe de filamentos pode ser encontrada na mesma célula e o mesmo filamento pode conter mais de um tipo de subunidade proteica.
*todas as classes de filamentos têm em comum o fato de serem resistentes à extração em pH 5,5-8,0 e com tendência a formar filamentos.
São encontrados, também, formando a lâmina nuclear. 
FUNÇÕES
· Coesão entre células epiteliais (junção célula-célula);
· Importantes na sustentação e estruturação do envelope nuclear;
Aparecem na face interna (externamente é o retículo endoplasmático) do núcleo, formando a Lâmina nuclear- garante suporte ao envoltório nuclear e interage com os cromossomos que estão no interior no núcleo, determinando seu posicionamento. 
· Atua na resistência mecânica contra estresses físicos das células;
Nas células epiteliais existe uma grande quantidade de filamento intermediário chamado queratina, impedindo as células se separarem ou romperem.
· Filamentos intermediários e desmossomos;
Na pele espessa, as células estão mais sujeitas a tração e ao descolamento e, por esse motivo, estão unidas por um grande número de desmossomos entre as células de um mesmo estrato e entre diferentes estratos. 
	Eletromicrografia de um desmossomo
	Nesta ampliação pode-se visualizar as caderinas entre as células pareadas formando pontes eletrondensas (seta amarela) entre as células. Placas de ancoragem (PA) formadas por proteínas associadas que intermedeiam a associação dos filamentos intermediários (FI) nas superfícies protoplasmáticas das membranas em junção.
Proteína do filamento intermediário: a queratina (mais rígida) é uma proteína formada dos filamentos intermediários nas células epiteliais, pelos e unhas. 
	Análises recentes do genoma humano revelaram um total de 54 genes funcionais para a queratina, sendo 28 genes correlacionados ao tipo I e 26 genes correlacionados ao tipo II, o que faz desta proteína a mais diversificada entre todas as que compõem os filamentos intermediários.
Os queratinócitos da epiderme são as células responsáveis pela síntese da queratina e a formação da camada de queratina que protege a pele contra danos ambientais como o calor, perda de água ou incidência de radiações ultravioleta. 
Queratose pilar: excesso de queratina na pele.
	Disfunção dos filamentos intermediários
	Pênfigo: doença autoimune.
Anticorpos atacam desmogleínas (caderina, proteína do filamento) dos desmossomos.
Os anticorpos produzidos pelo sistema imunológico atacam as proteínas específicas que unem as células epidérmicas entre si. 
Quando essas uniões são interrompidas, as células separam-se das camadas inferiores da pele e formam-se bolhas. 
Microtúbulos 
As paredes são formadas pela agregação de proteínas globulares, as tubulinas (85%), que se organizam formando os profilamentos (+ proteínas microtubulares associadas). 
São polares, tendo uma região de crescimento rápido (+) e uma extremidade de crescimento lento (-). 
Entram na constituição de várias estruturas: centríolos, raios astrais de células em divisão, elementos longitudinais dos axônios, cílios e flagelos.
Apresentam diferenças na estabilidade:
· Os microtúbulos de cílios e flagelos são muito estáveis;
· Os microtúbulos do fuso mitótico são lábeis e transitórios. 
O padrão de distribuição oscila ao longo do ciclo celular entre uma rede complexa durante a interfase e uma distribuição restrita ao fuso durante a mitose.
Interfase: ocorre a organização dos microtúbulos de modo polarizado. As extremidades (+) apontam para as membranas plasmáticas (periferia da célula) e as extremidades (-) partem do centrossoma (região que as estabiliza).
Centrossoma: corresponde a uma zona do citoplasma que contém um par de centríolos, onde os microtúbulos ancoram sua extremidade (-) e se organizam para formar o fuso. 
Centríolos: são estruturas cilíndricas, constituídas por 9 triplas de microtúbulos, que geralmente se encontram aos pares. Dão origem a cílios e flagelos (exceto os das bactérias), estando também relacionados com a formação do fuso acromático.
Estruturas formadas por microtúbulos: cílios e flagelos.
FUNÇÕES 
· Transporte intracelular;
Os microtúbulos possuem associadas proteínas que realizam o transporte de diversas estruturas. Nos axônios os microtúbulos são responsáveis pelo fluxo axônico rápido.
· Morfogênese;
A orientação e distribuição dos microtúbulos está relacionada com a aquisição de forma durante a diferenciação celular.
· Construção do fuso mitótico;
As fibras do fuso são constituídas por microtúbulos (livres e cinetocoriais). A separação de cromátides está relacionada com as despolimerizações dos microtúbulos. 
· Transporte de macromoléculas;
As proteínas motoras transportam vesículas e organelas sobre a superfície dos microtúbulos.
I- cinesinas- possibilitam o movimento em direção à extremidade (+)
II- dineínas citoplasmáticas: possibilitam o movimento em direção à extremidade (-)
III- dineína ciliar e flagelar: microtúbulos do axonema.
Proteína associada aos microtúbulos ou MAPS: a Tau. As proteínas tau são proteínas que estabilizam os microtúbulos. São abundantes nos neurônios do sistema nervoso central. Quando as proteínas Tau possuem defeitos, não estabilizando bem os microtúbulos, pode levar ao aparecimento de estados de demência, como a doença de Alzheimer.
Motilidade: a estrutura fundamental dos cílios e flagelos é dada por uma disposição ordenada de microtúbulos denominada axonema. 
Os flagelos e os cílios contêm no interior microtúbulos densamente cobertos por proteínas motoras. São os responsáveis pelos batimentos dos cílios e flagelos (movimentos celulares).
Despolimerização: a produção de força motriz também pode se basear na despolimerização de microtúbulos, importante para a deslocamento dos cromossomas durante a anafase.
A dinâmica da polimerização depende da concentração de heterodímeros, mas não só: 
· Inibição por: baixas temperaturas e íons Ca2;
· Favorecida pela: presença de GTP, GDP e íons Mg2. 
Polimerização e despolimerização: o movimento de partículas ao longo dos microtúbulos pode aproveitar esse mecanismo.
	Substâncias químicas
	Drogas utilizadas para o tratamento de câncer atuam sobre os microtúbulos, interferindo na polimerização dos microtúbulos fazendo com que estes não cresçam ou despolimerizem. 
Quando uma célula é tratada com essas drogas entra na fase M do ciclo celular, os fusos mitóticos não se formam corretamente e não são capazes de segregar os cromossomos, e assim não permitem que as células se dividam, levando-as a morte celular.
Ex.1. Colquicina (colchicina): despolimerização do fuso mitótico e Vincristina – agente antimitótico utilizados no tratamento antitumoral (antes isoladas de plantas e hoje sintéticas)
Ex. 2. Taxol: impede a despolimerizaçãodos microtúbulos, interferindo na separação dos cromossomas na mitose. Utilizado no tratamento antineoplásico.
Filamentos de actina (microfilamentos) 
Apresentam o menor diâmetro (6-8nm) entre os componentes do citoesqueleto, formados pela polimerização da proteína globular actina G, são polarizadas.
Os filamentos de actina podem estar associados a diversas proteínas, que promovem, por exemplo, a sua interação com a membrana plasmática, a formação de malhas ou feixes de filamentos, o deslocamento de um filamentosobre outro, ou o aumento ou diminuição da estabilidade do polímero. 
Os filamentos de actina são responsáveis pela formação de projeções da membrana plasmática em processos de migração celular e fagocitose, além da estruturação das microvilosidades presentes em células epiteliais. 
A actina F também importante na determinação do formato celular e no processo de clivagem celular que ocorre durante a citocinese. Os filamentos de actina F crescem por adição de monómeros a uma das extremidades, ligação que ocorre a maior velocidade na extremidade em que a actina G está associada a uma molécula de ATP (polo de crescimento).
Na interfase, os microfilamentos localizam-se preferencialmente na região corticaldas células, de forma adjacente à membrana plasmática.
Os microfilamentos são nucleados na região adjacente à membrana plasmática.
Os microfilamentos podem interagir com outras estruturas e adquirir diferentes propriedades através de várias moléculas genericamente denominadas de proteínas de ligação à actina (actin binding proteins).
FUNÇÕES
· Locomoção celular: formação de pseudópodos;
· Localização (suporte mecânico) de estruturas celulares;
· Movimentação intracitoplasmática de organelas ou vesículas;
· Fagocitose;
· Citocinese- anel contráctil.
Nas diferenciações permanentes da superfície celular, como as microvilosidades das células intestinais e os estereocílios das células auditivas, os filamentos de actina F são compactos e têm orientação muito regular.
Contração muscular: muscular deve-se ao deslizamento de filamentos de actina (filamentos finos) sobre filamentos de miosina (filamentos grossos).
As proteínas de ligação à actina apresentam enorme diversidade, podendo:
- Interferir com a dinâmica de polimerização e despolimerização.
-Promover ligações entre diferentes microfilamentos influenciando a sua estabilidade estrutural (fimbrina, fodrina, filamina e actina α).
- Mediar a interacção dos microfilamentos com membranas celulares -integrinase caderinas;iv) Funcionar como motores, família dasmiosinas.
COMPARAÇÕES
Os microtúbulos e filamentos de actina possuem características em comum, que não são compartilhadas com os filamentos intermediários: servem de vias para as proteínas motoras trafegarem com seus ligantes, possuem um sítio de ligação a nucleosídeos trifosfatados, são formados por subunidades globulares e formam filamentos polarizados (com extremidades com propriedades distintas). 
Já os filamentos intermediários não estão ligados a nucleosídeos trifosfatados, apresentam extremidades iguais, são formados por proteínas fibrosas e estão primordialmente relacionados a transmitir força mecânica e a resistência a deformações.