Citoesqueleto.

Sumário

Citoesqueleto

O Citoesqueleto é uma rede de filamentos e túbulos que se estende do núcleo para a membrana plasmática.
O Citoesqueleto contém três tipos de elementos responsáveis pela Sustentação e Movimento dentro da célula

Tipos de Citoesqueleto

Filamentos Intermediários

Filamentos Intermediários: são polímeros proteicos (diferentes tipos de proteínas) estáveis de 10nm de diâmetro, em forma de corda, que sustentam a célula e o envelope nuclear.
São estruturas relacionadas basicamente à sustentação da célula e não ao movimento.
Os filamentos intermediários são os mais resistentes e duráveis dos três tipos de filamentos citoesqueléticos.

Os Filamentos Intermediários são divididos por classes:

Citoplasmáticos:
Queratinas (Em epitélios)

Vimentina e relacionados (Tecido conectivo, células musculares e células de Suporte do sistema nervoso)
Neurofilamentos (Em Neurônios)

Nucleares: Lâminas nucleares

Os filamentos intermediários são importantes para a Resistência à tração mecânica pois são eles que mantem as células juntas, sem esse tipo de Citoesqueleto as células se soltariam na primeira tração mecânica.

Resumo das Funções

Estruturas estáveis, basicamente de Sustentação celular (Citoesqueleto), que conferem ALTA RESISTÊNCIA a tensões e trações.

Microtúbulos

Produzidos pelos centrossomos ou centríolos, são filamentos de tubulina que se juntam ao redor do Lumem.
Eles também são importantes organizadores e reorganizadores da célula.
Importantíssimos para a contração muscular
Os microtúbulos são produzidos com sua faceta polar positiva para fora do centrossomo e sua faceta polar negativa fica virada para o centrossomo
Essa polaridade é essencial para a montagem de microtúbulos e para o desempenho das funções do mesmo. Se eles não apresentassem polaridade, não poderiam funcionar como direcionadores do transporte intracelular, por exemplo.
Possuem instabilidade dinâmica (podem ser agregados e separados facilmente)
Ex: são importantes para a separação dos Cromossomos na fase de Anáfase do fuso Mitótico
Um microtúbulo em crescimento a partir de um centrossomo pode, no entanto, ser impedido de sofrer dissociação se sua extremidade mais (+) estiver estabilizada permanentemente pela ligação à outra molécula ou estrutura celular que bloqueie a despolimerização da tubulina.
Os microtúbulos podem também formar estruturas permanentes, como exemplificado pelas estruturas filiformes de batimento ritmado denominadas cílios e flagelos

O centrossomo pode ser comparado a um pescador que lança sua linha: se a isca não é fisgada, o pescador rapidamente recolhe a linha e torna a lançá-la; no entanto, se um peixe morder a isca, a linha permanecerá estendida, unindo o pescador e sua presa. A estratégia simples de exploração aleatória e de estabilização seletiva permite que o centrossomo e outros centros nucleadores estabeleçam um sistema altamente organizado de microtúbulos que conecta regiões específicas da célula. Esse mesmo sistema é utilizado para posicionar as organelas, umas em relação às outras

Drogas que afetam a instabilidade dinâmica:

Taxol: Liga-se fortemente aos microtúbulos e evita que percam suas subunidades (tubulinas), estabilidade dinâmica
Colchicina: Liga-se fortemente à tubulina livre e evita que essa se polimerize para a formação de microtúbulos.

Movimento (Transporte) Intracelular:

As mitocôndrias, as vesículas e as organelas menores delimitadas por membrana se movem por meio de pequenos e abruptos passos – ou seja, elas se movem por um curto período, param e então recomeçam o movimento. Esse movimento saltatório é muito mais sustentado e direcional do que os pequenos.
Tanto microtúbulos quanto filamentos de actina estão envolvidos em movimentos saltatórios e outros movimentos intracelulares direcionados em células eucarióticas.
Em ambos os casos, esses movimentos são gerados por proteínas motoras, que utilizam energia derivada de ciclos repetidos de hidrólise de ATP para viajar continuamente ao longo dos filamentos de actina e dos microtúbulos em uma única direção.
Simultaneamente, essas proteínas motoras também se ligam a outros componentes celulares e, dessa forma, transportam sua carga através dos filamentos.

As proteínas motoras que se movem ao longo dos microtúbulos citoplasmáticos, como os de um axônio de uma célula nervosa, pertencem a duas famílias:

Cinesinas geralmente se movem rumo à extremidade mais (+) de um microtúbulo (a partir do centrossomo; rumo à periferia da célula
Dineínas se movem em direção à extremidade menos (-) (rumo ao centrossomo; para dentro da célula.
Tanto as Cinesinas quanto as Dineínas são dímeros, com duas cabeças globulares de ligação ao ATP e uma cauda.
As cabeças globulares das Dinesinas e Dineínas são enzimas com atividade de hidrólise de ATP (ATPase). Essa reação fornece a energia para um ciclo de alterações conformacionais na cabeça que permitirá que essa se mova ao longo do microtúbulo percorrendo um ciclo de ligação, liberação e religação ao microtúbulo.

Flagelos e Cílios

A região central de um cílio ou flagelo eucariótico consiste em um feixe de microtúbulos estável e altamente organizado.
Essa função de organização depende da associação dos microtúbulos a proteínas acessórias, especialmente às proteínas motoras que propelem as organelas ao longo das vias citoesqueléticas.
Não mais apresentam instabilidade dinâmica
Os cílios são estruturas semelhantes a pelos cobertas por membrana plasmática e que ocorrem na superfície de diversos tipos de células eucarióticas. Um cílio individual contém uma região central composta por microtúbulos estáveis, organizados em um feixe, que crescem a partir de um corpo basal presente no citoplasma; o corpo basal atua como um centro nucleador para o cílio.

Os flagelos são bastante semelhantes aos cílios no que diz respeito à sua estrutura interna, mas, geralmente, são muito mais longos do que esses.

Eles são estruturados com o objetivo de mover a célula como um todo, e em vez de gerar uma corrente, propagam ondas regulares ao longo de seu comprimento de forma a impulsionar a célula através de um líquido.

O movimento de um cílio ou flagelo é produzido pela flexão de sua região central conforme os microtúbulos deslizam uns sobre os outros. Os microtúbulos estão associados a diversas proteínas, que se projetam a intervalos regulares ao longo do comprimento do feixe de microtúbulos. Algumas atuam como interligadoras para a manutenção da estrutura do feixe de microtúbulos, e outras geram a força que provoca a flexão do cílio.

A mais importante dessas proteínas acessórias é a proteína motora Dineína Ciliar, que gera o movimento de flexão na região central.

Ela é intimamente relacionada à Dineína citoplasmática e atua de forma muito semelhante a esta.

A Dineína Ciliar está conectada por sua cauda a um microtúbulo, ao mesmo tempo em que suas cabeças interagem com um microtúbulo adjacente para gerar a força de deslizamento entre esses dois filamentos.

Tendo em vista as múltiplas ligações que mantêm os pares de microtúbulos adjacentes unidos, aquilo que deveria ser um simples movimento de deslizamento paralelo entre microtúbulos livres é convertido no movimento de curvatura (ou flexão) do cílio.

Pessoas com defeitos na Dineína Ciliar provocam a síndrome de Kartagener. Homens com essa doença não são férteis em virtude da ausência de motilidade dos espermatozoides e todos os indivíduos afetados apresentam aumento na suscetibilidade a infecções brônquicas, pois os cílios que revestem seu trato respiratório se encontram inativos, por tanto, incapazes de eliminar bactérias ou outros resíduos dos pulmões.

Filamentos de Actina

Controlam o comportamento dos filamentos de actina em células de vértebras
Controlam os movimentos da célula, principalmente aqueles que envolvem a superfície celular. EX: Migração (deslize) da célula sobre uma superfície, englobar uma célula ou dividir-se em duas.
Assim como os microtúbulos, diversos filamentos de actina apresentam instabilidade, mas associando-se a outras proteínas, eles também podem formar estruturas estáveis nas células, como os complexos contráteis nos músculos.
Filamentos de Actina: Instabilidade dinâmica extremidades + e -)
Cada filamento é composto por uma cadeia espiralada de moléculas idênticas de actina globular, todas “apontando” para a mesma direção em relação ao eixo da cadeia
Movimento de deformação: Filamentos actina instáveis.
Dependendo da sua associação a diferentes proteínas, os filamentos de actina podem formar estruturas rígidas e relativamente permanentes, como as microvilosidades das células com borda em escova, que revestem o intestino ou pequenos feixes contráteis no citoplasma que podem se contrair e atuar com “músculos” para uma célula ou os anéis contráteis que espremem o citoplasma separando as células animais em duas no momento da divisão.
Os filamentos de actina são mais delgados e flexíveis e, geralmente, mais curtos do que os microtúbulos.
Os filamentos de actina raramente ocorrem de forma isolada nas células: eles são geralmente encontrados em feixes interligados e em redes – estruturas que apresentam uma resistência muito superior se comparadas a filamentos individuais.
Os filamentos de actina podem crescer pela adição de monômeros de actina em ambas as extremidades
Um filamento de actina nu, assim como um microtúbulo sem suas proteínas associadas, é inerentemente instável e pode sofrer dissociação em ambas as extremidades.
Assim como nos microtúbulos essa instabilidade é fundamental para os processos da célula pois se os filamentos de actina não se desestabilizarem, não haverá movimentos celulares. Assim a actina depende de um equilíbrio dinâmico entre os filamentos de actina formados e o conjunto de monômeros de actina.
Resumo de função:
Estruturas Instáveis envolvidas na Sustentação (citoesqueleto) e movimento.
Os movimentos têm auxílio da proteína motora Miosina e levam principalmente a Deformações Celulares (Contração, movimentos superficiais, pseudópodos e etc)

Tipos de Junções

Junções Ocludentes: As funções compactas selam os espaços entre as células epiteliais.
Formada pela ligação entre fileiras de proteínas (Claudinas e Ocludinas) localizadas em células adjacentes.
Junções de Ancoramento Célula Célula: As junções aderentes conectam os feixes de filamentos de actina de uma célula com os feixes da outro célula. Os desmossomos conectam os filamentos intermediários de uma célula com os da outra célula.
Proteínas da família das Caderinas.
Junções de Ancoramento Célula-Matriz: A adesão Focais célula-matriz ancora os filamentos de actina da célula na matriz extracelular. Os hemidesmossomos ancoram os filamentos intermediários da célula na matriz extracelular.
Proteínas da família das Integrinas.
Junções Comunicantes: As Junções tipo fenda permitem a passagem de pequenas moléculas solúveis em água de uma célula para a outra.
Constituídas de proteínas formadoras de canais (conexinas)
6 Conexinas formam um Canal ou Conexon
Alinhamento de diversos Conexons – Fenda de comunicação entre células.

Caderinas

Superfamilia com mais de 180 membros, dependentes de Ca++; principais moléculas de adesão dos tecidos embrionários; fazem ligações homofílicas; reconhecimento altamente seletivo (agregação dos tecidos)

Integrinas

Família de receptoras de matriz (proteínas e adesão celular)
Prendem a MEC com o citoesqueleto da célula
Capacidade de transmitir sinais em ambas as direções
Cadeias de glicoproteínas Alpha e Beta
A migração celular está relacionada com a ativação/Desativação da ligação da integrina

Selectinas

Fazem a mediação das adesões transientes célula-célula
Proteínas de superfícies celular ligadoras de carboidratos (Lecitinas)
Principal função: resposta inflamatória e coordenação no tráfego dos leucócitos.

Ligação Selectina + Carboidrato à Ligação Fraca à Movimentação do Leucócito na superfície do vaso à Ativação das Integrinas

Superfamília da Imunoglobulinas LGS

A principal proteína nas células endoteliais reconhecidas pelas Integrinas dos leucócitos
ICAM – Molécula de adesão intercelular
VCAM – Molécula de adesão vascular
NCAM – Molécula de adesão neural

Matriz Extracelular

Complexa rede de macromoléculas secretadas, localizadas no espaço extracelular
A organização e distribuição varia entre os tecidos (altera características dos tecidos)
Mudança estão associadas a doenças crônicas

Funções da Matriz Extracelular

Preencher os espaços não ocupados pelas células
Conferir aos tecidos resistência à compressão e ao estriamento
Constituir um meio por onde cheguem os nutrientes e sejam eliminados dejetos celulares
Ser um veículo por onde migram células quando se deslocam de um ponto para o outro
Regulam também processos celulares básicos (divisão, diferenciação, migração e sobrevivência celular) através da comunicação celular
As células do MEC são responsáveis pela síntese e degradação dos elementos constituintes

Constituintes

Laminina: São glicoproteínas características da Lamina Basal, que interagem com Integrinas e outros elementos e formam redes. Formam polímeros através da ligação com o cálcio
Fibronectina: Glicoproteína importante para a intereção da célula com a matriz ( Se liga as Integrinas); Controla o trafico das células e moléculas. Podem se apresentar de forma Solúvel: Sangue e outros fluidos corpóreos. Ou de forma Insolúvel: Fibrilas de Fibronectina.

Glicosaminoglicanos (GAGs)

Ácido Hialurônico: Atua como preencher de espaços e facilita a migração celular durante a morfogênese. É degradado pela Hialuronidade
Existem diferentes tipos de GAGs tipo Hialuronas e alguns Sulfatos.

Proteoglicanos:

GAGs+ ligações covalentes a cadeias proteicas
Funções:
Regulação da ativação de moléculas sinalizadoras – inativação por ligação
Controle do trafego de células e moléculas
Co-receptores – componentes integrais de membrana
Interação com proteínas fibrosas da MEC (integridade e flexibilidade)

Colágeno:

Constituintes mais abundantes do MEC
Compreende 30% do total de massa proteica do corpo
Tipo IV é o mais abundante na Lamina Basal
Variam em características químicas e estruturais
Possui Função de Resistência, Adesão, Quimiotaxia, diferenciação e transmissão da informação
Podem se agregar formando fibrilas, fibras e feixes
A maioria assume forma de Alpha-Hélice, com 3 cadeias associadas
Cada gene codifica diferentes cadeias de Alpha-Colágeno
Essas cadeias sofrem modificação pos-tradução

Fibras Elásticas:

Elastina:
Conformação em espiral que permite o estiramento
Revestida por glicoproteínas (Fibrilina)
Elastina – Confere elasticidade aos tecidos (pele, vasos, sanguíneos e pulmões)
Se entrelaçam com as fibrilas de colágeno para limitar a distensão e evitar que o tecido rasgue
Correspondem a 50% do peso seco da aorta