2. Citoesqueleto
A descrição da composição, organização e
significado funcional do citoesqueleto é
essencial para a célula.
O citoesqueleto é constituído por: os
microtúbulos, os microfilamentos e os
filamentos intermédios.
Em meados do século passado quando os
investigadores começaram a explorar com o
microscópio, as potencialidades das técnicas
da fixação e coloração foi possível estudar a
matéria viva ou protoplasma.
Depois desta observação duas teorias foram
3. Citoesqueleto
Em qualquer uma delas esta implícita a
existência de uma armação estrutural
denominada citoesqueleto.
Na primeira teoria o protoplasma esta
formado por numerosos fibrilas entrecruzadas
, no seio de uma substancia homogénea
A segunda teoria a reticular os filamentos
constituem uma rede de elementos
anastomosados.
Segundo alguns defensores desta teoria
admitem que o protoplasma é constituído por
um reticulo em cujas a malhas se encontra
4. Citoesqueleto
As funções atribuídas ao citoplasma
dependem não só das características dos
seus elementos constituintes mas também
das propriedades de um grande numero de
proteínas associadas.
Estudos in vitro do citoesqueleto e seus
componentes permitiu grandes avanços na
caracterização da sua dinâmica de
polimerização e despolimerização.
Os constituintes do citoesqueleto podem
funcionar de modo integrado, embora
apresentem padrões de organização,
dinâmica e funções especificas.
5. Microtúbulos
São estruturas tubulares de cerca de 25nm
de diâmetro.
Observando um corte transversal observa-se
o perfil circular aonde reconhece-se a zona
central pouco densa com 15nm de diâmetro,
limitada por uma parede com 5nm de
espessura.
Em corte longitudinal isolados em feixe nota-
se as trajectórias rectilíneas ou ligeiramente
curvas e têm aparência rígida.
Seu comprimento varia e pode atingir vários
µm.
Estão constituídas pela polimerização de um
6. Microtúbulos
Estão envolvidos no tráfego
intracitoplasmatico de vesículas e organelos
durante a interfase.
Porem participam na construção do fuso
mitótico e no movimento dos cromossomas
como na criação e manutenção de domínios
citoplasmáticos.
As tubulinas α e β são proteínas globulares, que nos
vertebrados são genes codificados muito conservadores
durante a evolução.
O padrão de distribuição dos microtubulos
ao longo do ciclo celular entre uma rede
durante a interfase e uma distribuição restrita
7. Microtúbulos
Os microtubulos tendem a polimerizar ou
despolimerizar de modo imprevisível, sendo
uma característica conhecida como
instabilidade dinâmica, que é muito mais
intensa durante a fase M do ciclo celular.
Os microtubulos irradiam e crescem a partir
de focos de material denso situados nas
imediações dos centríolos.
Uma nova tubulina foi detectada e denomina-
se tubulina γ sendo responsável pela função
dos focos de polimerização.
A dinamica de polimerização microtubular
depende da concentração de tubulina como
das condições do meio.
8. Microtúbulos
Estudos realizados a tubulina purificada levou
a identificação de um conjunto de proteínas
que co-polimerizam com a tubulina.
Estas proteínas associadas aos microtubulos
são denominadas motores moleculares.
São enzimas que associam a energia
libertada pela hidrolise de nucleotidos, a
produção de movimento vectorial ao longo da
rede celular de microtúbulos.
Esses motores possuem duas grandes
famílias de motores associados aos
microtubulos: as dineínas ( -) e as cinesinas
( +).
9. Microfilamentos
Os microfilamentos ou filamentos de actina
são estruturas filamentosas constituídas pela
polimerização de monómeros de actina G.
São estruturas filamentosas de cerca de 5-
7nm de diâmetro, aonde se observam no
citoplasma sob forma de feixes de filamentos
paralelos ou anastomosados.
A actina G é uma proteína muito abundante
na células eucariotas , originando filamentos
de actina F.
Os monómeros são constituídos por uma
cadeia polipéptica de 374 aminoácidos.
10. Microfilamentos
Estudos realizados a aminoácidos de actinas de
varias origens, identificaram 6 actinas, sendo 4
actinas A, dos tecidos musculares e as actinas B
e G que são provenientes de células não
musculares.
Por sua vez a actina G e F encontram-se ma
célula em equilíbrio dinâmico, constituindo as
moléculas de actina G um conjunto
citoplásmatico que participa na formação de
novos filamentos e na renovação dos existentes.
A organização dos microfilamentos é muito
variável e complexa em especial nas células não
musculares.
Os microfilamentos das células não musculares
são homólogos dos filamentos de actina das
11. Microfilamentos
Esta observação foi obtida por duas vias:
1- Marcação especifica dos microfilamentos com
meromiosina pesada.
2- Visualização por imunocitoquímica, utilizando
anticorpos antiactina.
Os filamentos de actina, tal como os microtúbulos
são estruturas polarizadas.
Os microfilamentos podem interagir com um
grande numero de outras estruturas e adquirir
diferentes propriedades.
Múltiplas funções celulares dos microfilamentos
resultam em maior numero da possibilidade de
interacção das formas G e F da actina com um
elevado numero de outras proteínas.
12. Microfilamentos
Geralmente as características da
polimerização da actina e suas proteínas de
ligação asseguram que o sistema de
microfilamentos seja altamente dinâmico.
As proteínas apresentam uma enorme
diversidade e podem interferir na dinamica
da polimerização.
Estas proteínas podem também medir a
interacção dos microfilamentos com outras
estruturas celulares, ex: membrana ou
funciona como motores.
Os microfilamentos estão envolvidos também
na localização e movimentação
intracitoplasmática de organelos ou vesículas.
13. Microfilamentos
Por sua vez eles (microfilamentos)
encontram-se em todo o citoplasma, embora
se alojem preferencialmente na região cortical
das células, sendo a área adjacente a
membrana plasmática.
As proteínas que participam na regularização
da dinamica actuam por vários mecanismos:
1- Por sequestração dos monómeros de
actina G.
2- Por ligação a uma das extremidades dos
filamentos de actina F impedindo o seu
crescimento
3- Por associação lateral a segmentos dos
14. Microfilamentos
Os microfilamentos ligam-se também a dois
tipos de moléculas de adesão
transmembranas: a integrinas { subunidade
β1}, e a caderinas clássicas.
Esta ligação física torna possível a
transmissão de forcas mecânicas entre o
citoesqueleto de actina e a matriz extra
celular.
Os filamentos de actina também encontram-
se envolvidos na criação e manutenção de
domínios citoplasmaticos.
São localizados e posteriormente segregarão
enzimas e mRNA΄s.
15. Filamentos Intermédios
Os filamentos intermédios constituem uma classe
de filamentos mais recentes na escala
filogenética.
Normalmente são específicos dos organismos
animais multicelulares.
Possuem um diâmetro de 10nm, intermédio entre
o dos microtúbulos (25nm) e dos microfilamentos
(5-7nm).
As proteínas do sistema de filamentos são
proteínas fibrosas, apresentam uma conformação
molecular comum, com cerca de 310 a 350
aminoácidos, e duas porções globulares em
ambas extremidades.
16. Filamentos intermédios
Os domínios terminais são muito variáveis em
tamanho e nas sequencias de aminoácidos e
assim conferem-lhes as especificidades
próprias.
Sua especificidade é muito útil na
caracterização por imunofluorescência de
tumores de origem desconhecida e de
diagnóstico histológico difícil.
A organização dos filamentos intermédios
começa com a constituição de dímeros
agregados em complexos de 4 cadeias.
Classificam-se tendo em conta os critérios da
estrutura molecular e da organização dos
17. Filamentos intermédios
Actualmente existe 5 tipos diferentes de
proteínas constituintes de filamentos
intermédios:
1- as citoquerinas acídicas pertencem ao
tipo I,
2- as citoquerinas básicas-neutras ao tipo
II,
3- a vimentina, a desmina, a proteína
acídica fibrilar glial e a periferina
constituem o tipo III,
4- as três proteínas dos neurofilamentos, a
nestina e a α- internexina classificam-se no tipo
IV,
18. Filamentos intermédios
As citoquerinas apresentam a maior
diversidade genética entre todas as proteínas
de filamentos intermédios.
Apresentam uma constante troca de
moléculas entre a fracção solúvel e a
polimerizada.
As funções dos filamentos intermédios
continuam por definir mais eles participam na
estabilidade mecânica das células e tecidos
no seu ambiente natural.
Estão também envolvidos em associações de
proteínas e complexos nucleoproteicos.
Funcionam como vínculo de ligação para
19. Filamentos intermédios
Muito recentemente foi possível perceber o
papel de algumas das proteínas associadas a
sistema de filamentos intracelulares
denominadas IFAP΄s .
Sendo que a lista das proteínas candidatas é
longa e tem tendência a crescer.
A caracterização destas proteínas é uma das
vias para melhorar a compreensão das
funções dos filamentos intermédios e do
citoesqueleto.
Para todos os sistemas do citoesqueleto
realça-se o papel das proteínas associadas
na função e na modulação da sua dinamica.
20. Revisão
1- Como é possível fazer deslocar organelos ou
vesículas ao longo de microtúbulos e
microfilamentos?
2- Quais os elementos do citoesqueleto com
polaridade?
3- Em que consiste e qual sua importância?
4- Quais as características estruturais das
proteínas constituintes dos filamentos
intermédios?