CITOSQUELETO

Microtúbulos

Microfilamentos de actina

Filamentos intermédios

Citosqueleto

O citosqueleto é composto por3 elementos principais de filamentos proteicos:

‐Microfilamentos (Filamentos de actina)

‐Microtúbulos

‐ Filamentos intermédios

Citosqueleto

O citoesqueleto é uma rede de filamentos proteicos que se estende através do citoplasma de todas as células dos eucariotas.

Esta rede tem um papel estrutural (determinação da forma da célula e organização geral do citoplasma) e um papel funcional (promoção dos movimentos celulares).

Os 3 tipos de filamentos encontram‐se interligados e ligados aos organelos celulares e à membrana citoplasmática, através de proteínas de ligação específicas.

Apesar de seu nome, o citoesqueletoé uma estrutura flexível e dinâmica.

Citosqueleto

Microfilamentos (filamentos de actina)

Os microfilamentos são filamentos proteicos de 7 nm de diâmetro.

São fibras flexíveis capazes de se organizar em feixes ou redes formando umaestrutura tridimensional tipo gel.

Citosqueleto

Microfilamentos (filamentos de actina)

Os microfilamentos (ou Actina F) formam‐se por polimerização de monómeros de actina G. 

Monómerode actina

Extremidade (‐)Extremidade (+)

Organização das moléculas globulares de actinanum filamento helicoidal de actina.

Citosqueleto

Microfilamentos (filamentos de actina)

Existe um equilíbrio entre a forma monomérica (actina G) e a forma polimerizada (actina F).

Os microfilamentos têm uma extremidade mais onde se associam (com facilidade) as unidades de actina e uma extremidade menos onde são retiradas (com facilidade).

Os microfilamentos são estruturas dinâmicas

Actina G

Trímero deactina G‐ATP núcleo

Actina F

Extremidade (+)

Extremidade (‐)

Polimerização dos filamentos de actina

Citosqueleto

Microfilamentos (filamentos de actina)

Os microfilamentos são estruturas dinâmicas

Drogas que estabilizam os microfilamentos: ligam‐se a uma extremidade do microfilamento

impedindo a despolimerização.

Exemplo: Faloidina, alcalóide produzido por uma espécie de cogumelos (Amanita phaloides).

Drogas que destabilizam os microfilamentos: associam‐se à actina impedindo a polimerização.

Exemplo: Citocalasinas

Microfilamentos (filamentos de actina)

Membranacelular

Extremidademais

Filamentosde actina

Miosina ecalmodulina

Vilina efimbrina

redeterminal

Exemplo: as microvilosidades à superfície das células intestinais. 

Papel nas diferenciações da superfície celular

Citosqueleto

‐ Estabilização da actina F‐ Regulação do seu comprimento‐ Organização espacial dos microfilamentos

As proteínas que se associam à actinadesempenham as funções de:

A superfície de muitas células projectam extensões envolvidas no movimento celular, na fagocitose ou na absorção de nutrientes. A disposição filiforme destas diferenciações éatribuída aos feixes de actina F.     

Citosqueleto

Microfilamentos (filamentos de actina)

Papel na contracção muscular

O músculo é constituído por um feixe de fibras musculares. Nestas fibras (ou células) existem no citoplasma numerosos elementos cilíndricos designados por miofibrilas.

Nas miofibrilas existemunidades de contracção quese repetem: sarcómeros.

Citosqueleto

Microfilamentos (filamentos de actina)

Papel na contracção muscular

Cada sarcómero contém 2 bandas distintas:

• Banda clara (I) constituída por filamentosde actina que distribuem‐se ao longo detoda a banda I e intersectam parcialmentea banda A.

• Banda escura (A) constituída por filamentos espessos de miosinaque se dispõem num arranjo hexagonal, tal como mostra um corte transversal das miofibrilas.

A contracção muscular deve‐se ao deslizamento de filamentos de actina (filamentos finos) sobre filamentos de miosina (filamentos grossos).

Citosqueleto

Microfilamentos (filamentos de actina)

Papel na citocinese

A citocinese ocorre com a formação do anel contráctil de actina e miosina

Papel na motilidade celular

1) Migração de células embrionárias durante o desenvolvimento2) Invasão dos tecidos pelos leucócitos durante uma infecção3) Migração de células envolvidas na cicatrização4) Fagocitose

Citosqueleto

Microtúbulos

São estruturas cilíndricas (cilindro oco no meio) com 25 nm de diâmetro e um comprimento variável consoante o tipo de microtúbulos.

São estruturas dinâmicas.

Têm um papel na determinação da forma das células e nos movimentos celulares (locomoção, transporte intracelular dos organelos e separação dos cromossomas durante a mitose).

Apresentam polaridade: extremidade (+) e (‐)

Citosqueleto

Microtúbulos

Estrutura

Os microtúbulos são formados por polimerização de moléculas de tubulina.

Cada tubulina é um heterodímero de 2 subunidades globulares:  tubulina α e tubulina β.A associação de dímeros forma protofilamentos.

A associação de 13 protofilamentos leva à formação de 1 microtúbulo.

protofilamentos

Moléculade tubulina

Citosqueleto

Microtúbulos

Estrutura

Os microtúbulos são formados por polimerização de moléculas de tubulina;

Cada tubulina é um heterdímero de 2 subunidades globulares:  tubulina α e tubulina β;

A associação de dímeros forma protofilamentos;

A associação de 13 protofilamentos leva à formação de 1 microtúbulo.

Citosqueleto

Microtúbulos

Dinâmica dos microtúbulos

Os microtúbulos apresentam polaridade: Extremidades [+] e [‐].

Em termos de estabilidade, existem 2 tipos de microtúbulos:‐MTs estáveis (ex: MTs de cílios e flagelos);‐MTs lábeis e transitórios (ex: MTs do fuso mitótico).

Citosqueleto

Microtúbulos

Algumas substâncias químicas interferem na polimerização ou despolimerização dos heterodímeros de tubulina.

Exemplos:

Colchicina: provoca a despolimerização do fuso mitótico, inibindo a mitose.

Vinblastina e vincristina: agentes antimitóticos utilizados no tratamento antineoplásico.

Taxol (Paclitaxel) : impede a despolimerização dos microtúbulos, interferindo na separação dos cromossomas na mitose. Utilizado no tratamento antineoplásico.

Instabilidade dinâmica

Microtúbulos como alvo da quimioterapia do cancro

Citosqueleto

Microtúbulos

Centros Organizadores de Microtúbulos (MTOCs)

Os microtúbulos da maioria dascélulas originam‐se a partir de umcentro organizador dos microtúbuloschamado de centrossoma nas célulasanimais.

O centrossoma encontra‐seadjacente ao núcleo, perto do centrodas células interfásicas.

Durante a mitose, os centrossomasentretanto duplicados,projectam microtúbulos formando ofuso mitótico. 

Célulainterfásica

centrossoma

Célula ciliadacílio/flagelo

centríolo

Célula em divisão

Polo do fuso

Célula nervosa

centrossoma

axónio

As extremidades (‐) dos microtúbulos estão ancoradas no MTOC;As extremidades (+) estão geralmente próximas da membrana citoplasmática. 

Citosqueleto

Microtúbulos

Centros Organizadores de Microtúbulos (MTOCs)

Micrografia (TEM) mostrando 2 pares decentríolos numa célula em mitose. 

O centrossoma é composto por 2 centríolos, dispostos um perpendicular ao outro, rodeados por um material pericentriolar amorfo.

Citosqueleto

Microtúbulos

Centros Organizadores de Microtúbulos (MTOCs)

O centrossoma é composto por 2 centríolos, dispostos um perpendicular ao outro, rodeados por um material pericentriolar amorfo.

Os centríolos são estruturas cilíndricas com um arranjo de tipo “9t + 0” (como os corpos basais).

Representação esquemática dumcentríolo (arranjo 9t + 0).

Micrografia electrónica dum cortetransversal de 3 corpos basais.

Citosqueleto

Microtúbulos

MAPs (Microtubule‐Associated Proteins)

Outras são proteínas motoras (motores moleculares): promoção do transporte ao longo dos microtúbulos, transportando vesículas e organelos:

‐ Cinesinas: possibilitam o movimento em direcção à extremidade (+)‐ Dineínas citoplasmáticas: possibilitam o movimento em direcção à extremidade (‐)‐ Dineína ciliar e flagelar: estão envolvidas no movimento dos cílios e dos flagelos

Dineína

Cinesina

Citosqueleto

Microtúbulos

Dineína ciliar e flagelar

Cílios e flagelos são projecções da membranacitoplasmática suportadas pelos microtúbulos.

São responsáveis pelos movimentos de váriascélulas eucarióticas (os flagelos das bactérias sãode natureza diferente).

Cílios e flagelos têm 0,25 μm de diâmetro. Osflagelos são mais compridos (200 μm) que oscílios (10 μm). Os cílios são mais numerosos queos flagelos.

Função: ‐ locomoção da célula‐movimentação de partículas à volta da célula.   Um campo de cílios visualizado por

microscopia electrónica de varrimento.

Citosqueleto

Microtúbulos

Dineína ciliar e flagelar

O axonema é a estrutura fundamentaldos cílios e flagelos.

O axonema é constituído pormicrotúbulos dispostos segundo umarranjo “9 + 2”‐ 9 pares de microtúbulosperiféricos e 2 microtúbulos centrais.

Em cada dupleto os 2 microtúbulossão diferentes:

Túbulo A: microtúbulo completo (com13 protofilamentos)

Túbulo B: microtúbulo incompleto com 10ou 11 protofilamentos, associado ao túbuloA de tal forma que existe uma parede comumaos 2 túbulos

Bainha interna

Par demicrotúbuloscentrais 

Projecção radial

Ponte denexina

Braço internode dineína

túbulo Btúbulo A

Membranacitoplasmática

Braço externode dineína

Representação esquemática da estrutura do axonemaem corte transversal. 

Corte transversal (TEM) dum flagelo de Chlamydomonasmostrando o arranjo “9 + 2”

do axonema.

Citosqueleto

Filamentos intermédios

Têm um diâmetro de 10 nm.

Formam uma rede perinuclear que se estende até à membrana plasmática.

Ao contrário da actina e dos microtúbulos, os filamentos intermédios sãoestruturas estáveis e não dinâmicas, não estão implicados nos movimentos celulares, mas servem de suporte mecânico para as células e os tecidos. 

Citosqueleto

Filamentos intermédios

São formados a partir de proteínas de tipo fibroso.

Existem mais de 50 proteínas que formam filamentos intermédios.

Todas as proteínas dos filamentos intermédios possuem um domínio central helicoidalcomum (com 310 a 350 aa) e dois  domínios N‐terminal e C‐terminal variáveis.

Estrutura

Citosqueleto

Filamentos intermédios

Montagem

10 nm

(monómero)

Heterodímero paralelo

Protofilamento

Tetrâmero antiparalelo

Filamentointermédio

Citosqueleto

Filamentos intermédios

Exemplo: Lamina nuclear e invólucro nuclear

poro nuclear invólucro nuclear

lâmina

cromatina

Micrografia electrónica dumaporção da lamina nuclear

A lamina nuclear tem um papel de suporte mecânico ao invólucro nuclear.

A fragmentação da lamina nuclear (por fosforilação) induz a fragmentação do invólucro nuclear durante a mitose.