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Citoesqueleto

Profa. Dra. Nívea Macedo

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS INSTITUTO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE SETOR DE GENÉTICA E BIOLOGIA MOLECULAR

• Para o funcionamento celular adequado:

1. Organizar no espaço;
2. Interagir mecanicamente com o ambiente ao seu redor;
3. Apresentar uma conformação correta;
4. Ser fisicamente robustas;
5. Estar estruturada de forma adequada internamente;
6. Capazes de modificar sua forma e migrar;
7. Capazes de reorganizar seus componentes internos como decorrência dos processos de crescimento, divisão e/ou adaptação a mudanças no ambiente;

• Todas essas funções são dependentes do citoesqueleto e, portanto, altamente desenvolvidas em células eucarióticas!

Citoesqueleto

• Filamentos de actina revestem a face interna da MP de células animais: 1. Resistência e forma a esta fina bicamada lipídica; 2. Formam projeções na superfície das células , algumas são dinâmicas, como os lamelipódios e filopódios;

3. O anel contrátil com base em actina se organiza de forma transiente para promover a divisão da célula em duas;
4. Arranjos mais estáveis permitem que a célula se fixe a um substrato adjacente, permitindo também a contração muscular ;
5. Feixes regulares do estereocílio na superfície de células do ouvido interno contém feixes de filamentos de actina que vibram como hastes rígidas em resposta ao som;
6. As microvilosidades da superfície de células epiteliais intestinais;

Os filamentos do citoesqueleto são dinâmicos e

capazes de adaptação

Os filamentos do citoesqueleto são dinâmicos e

capazes de adaptação

• O citoesqueleto também forma estruturas grandes e estáveis em células que adquiriram uma morfologia diferenciada e estável (ex. neurônios ou células epiteliais maduras);
• Feixes de actina da região central dos estereocílios de células do ouvido interno mantém sua organização estável durante toda a vida do animal, tendo em vista que estas células não sofrem reposição;
• Filamentos de actina apresentam comportamento altamente dinâmico e estão continuamente sendo remodelados e substituídos dentro de estruturas de superfície celular estáveis que podem persistir por décadas;
• O cistoesqueleto é responsável pela polarização geral das células , permitindo que elas apresentem diferenças entre suas regiões superiores e inferiores ou anteriores e posteriores;

O citoesqueleto também pode formar

estruturas estáveis

• A informação referente à polarização geral codificada pela organização do citoesqueleto também deve ser frequentemente mantida durante todo o período de vida da célula;
• Células epiteliais polarizadas , como as que revestem o intestino, por exemplo, usam arranjos organizados de microtúbulos, filamentos de actina e filamentos intermediários para manter diferenças funcionais críticas entre a superfície apical que absorve os nutrientes e a superficie basolateral , onde transferem os nutrientes para a corrente sanguínea.
• A levedura Saccharomyces cerevisiae necessita de um sistema de polarização geral estável , devido a sua assimetria , devido aos arranjos dos filamentos de actina, na divisão por brotamento , que dá origem a uma célula-filha pequena e uma célula-mãe grande;

O citoesqueleto também pode formar

estruturas estáveis

• Os filamentos intermediários são formados a partir proteínas fibrosas e longas , ao passo que os filamentos de actina e os microtúbulos são compostos por subunidades globulares e compactas ;
• Esses 3 tipos de filamentos do citoesqueleto formam arranjos helicoidais de subunidades;
• Diferenças entre as estruturas destas subunidades e da resistência das forças de atração entre elas são as principais responsáveis pelas características de estabilidade e propriedades mecânicas diferenciadas de cada tipo de filamento;
• A estrutura dos 3 tipos de polímeros do citoesqueleto é mantida por interações não-covalentes fracas, o que significa que sua associação e dissociação podem ocorrer rapidamente;

Cada tipo de filamento do citoesqueleto é

construído a partir de subunidades proteicas

menores

• Os polímeros do citoesqueleto combinam resistência e capacidade de adaptação , pois são constituídos a partir de múltiplos protofilamentos combinados helicoidalmente;
• Em geral e como característica, os protofilamentos enrolam-se uns aos outros formando uma estrutura helicoidal;
• A adição ou perda de uma subunidade na extremidade de um protofilamento forma ou quebra um conjunto de ligações longitudinais e um ou dois grupos de ligações laterais;
• Para que haja a quebra de um filamento ao meio, e necessário que ocorra simultaneamente a quebra de um conjunto de ligações longitudinais em vários protofilamentos;

Filamentos formados a partir de múltiplos

protofilamentos apresentam vantagens

Ou temperatura

• Adição e dissociação são balanceados;
• Concentração de monômeros no estado estacionário = Concentração crítica (Cc);

A taxa de nucleação é um fator limitante na

formação de um polímero do citoesqueleto

• Microtúbulos é uma estrutura cilíndrica oca e firme formada a partir de 13 protofilamentos paralelos composto das moléculas alternadas α-tubulina e β- tubulina;
• Os microtúbulos são formados por um heterodímero de duas proteínas globulares (α-tubulina e β-tubulina), associadas por ligações não-covalentes;
• Cada um dos monômeros possui um sítio de ligação a uma molécula de GTP.
• O GTP que se liga ao monômero de α - tubulina é parte integrante da estrutura do heterodímero de tubulina, enquanto o GTP que se liga ao monômero de β- tubulina pode estar sob a forma de GTP ou GDP;
• Contatos “topo” e “base” e contatos laterais fazem com que os microtúbulos sejam rígidos e difíceis de sofrer dobramento, tornando-os os elementos estruturais mais rijos e resistentes das células animais;

As subunidades de actina e tubulina associam-

se à cabeça e à cauda em oposição, geram

filamento polarizados

Polaridade estrutural distinta

(+)

(-)