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Citoesqueleto e movimento celular

Prof. Vinicius Farias Campos, BSc., MSc.

fariascampos@gmail.com

Abordagens... O que é e qual é a constituição do citoesqueleto

Quais funções o citoesqueleto desempenha na célula

Tipos de Filamentos do citoesqueleto

Aplicações Biotecnológicas

• - é uma rede complexa de filamentos de proteínas

que se estendem por todo citoplasma;

- forma um arcabouço interno para o grande volume

do citoplasma, sustentando-o da mesma forma que

uma estrutura metálica sustenta um prédio;

- é uma estrutura altamente dinâmica que se

reorganiza rápida e continuamente;

• - presente em células eucarióticas

O que é o citoesqueleto?

• Composto por 3 tipos de filamentos protéicos

1. Microfilamentos (filamentos de actina) 7 nm

2. Filamentos Intermediários 10 nm

3. Microtúbulos 25 nm

• Esses 3 tipos interagem entre si conferido

estabilidade e dinâmica no citoesqueleto.

• Cada tipo de filamento é formado pela

polimerização de monômeros específicos

Composição

- Dar estrutura e forma a célula

- permitir que a célula altere sua forma

- permitir o movimento celular

- fornece a maquinaria necessária para

movimentos intracelulares

- na divisão celular – segregação dos

cromossomos

- na interação célula-célula

- na interação célula-matriz extracelular

Funções do citoesqueleto

Microtúbulos

Microfilamentos Filamentos intermedios

25

nm

10

nm

7 n

m

25µm 25µm

25µm 25nm

25nm 25nm

Microfilamentos

• Principal proteína: Actina

• Estrutura: Polímeros helicoidais, duas cadeias

de actina (G-Actina + ATP + Mg e K = Polímero)

• Estruturas flexíveis, com diâmetro de 5 a 9 nm,

• Organizados na forma de feixes lineares, redes

bidimensionais e géis tridimensionais.

Microfilamentos • Filamentos de actina concentrados logo abaixo da

membrana plasmática

•Endocitose, pinocitose, migração celular, contração

muscular

• Sustenta as microvilosidades – superfície celular

• Encontra-se nas junções celulares – manter células

unidas

• Associam-se com inúmeros complexos protéicos

Microfilamentos em microvilosidades

Microfilamentos em protusões temporárias

Microfilamentos na contração muscular

Microfilamentos na citocinese

Anel contráctil de actina e miosina

• São polímeros rígidos formados por 13 protofilamentos de tubulina a e

b, em forma de filamentos longos e ocos, com 25 nm de diâmetro e são

muito mais rígidos do que os filamentos de actina.

Microtúbulos (MT)

Polimerização

• Tipos: a, beg

• Altamente conservadas

• Possuem aprox. 450 aa (50 kDa)

• São originados por 5 genes de uma família

que tem 5 isoformas.

Tubulina

• Nas células em interfase, partem do centrossoma, onde se

encontram os centríolos e uma reserva de tubulina.

• A polimerização dos dímeros de tubulina possibilita o

alongamento do microtúbulo e a despolimerização seu

encurtamento.

• O sentido da polimerização da tubulina vai conferir uma

polaridade ao microtúbulo: uma extremidade + (positiva) onde

continua a polimerização e outra (-) negativa.

Microtúbulos (MT)

1. Microtubulos organizam o interior da célula

2. A maioria das células diferenciadas são polarizadas

Polarização

1. Microtubulos são responsáveis pelo movimento de organelas, vesículas, proteínas

Polarização

Microtúbulos (MT)

shows the microtubules in longitudinal sample

MET mostrando a distribuição de microtúbulos em células

Microtúbulos (MT)

•Transporte (vesículas, organelas,

cromossomos, etc)

• Formação do fuso mitótico

• Arquitetura celular (junto com FI e

Microfilamentos)

• Movimento axonal

• Movimento de vesículas e organelas

• Movimento de cílios e Flagelos

Funções dos Microtúbulos

Cillia or Flagella

- +

+

Mitotic spindle Dividing cell

Migrating cell

Spindle poles Neurones

Basal body

MICROTUBULOS (organising centres and polarity)

MTOC Centrosome Centrioles

+

+

+

+

• Possuem polaridade - É essa polaridade que

possibilita proteínas motoras trafegarem vesículas,

organelas ou complexos protéicos associados aos

microtúbulos num ou noutro sentido.

• DINEÍNA leva vesículas para o polo (-)

• CINESINA para o polo (+).

Microtúbulos

MT proteínas motoras

Transporte Pelos Microtúbulos

• DINEÍNA leva

vesículas para

o polo (-)

• CINESINA leva

para o polo (+)

MT proteínas motoras

MT proteínas motoras 1. Organelas movem-se pelos microtúbulos

2. ER e Golgi são posicionado pelos microtúbulos

3. Cria diferenças locais necessários para a função celular

Tipos Estruturas Localização

Flagelos 9+2 Espermatozóides e em

protozoários

Cílios 9+2 Células epiteliais do

pulmão, deslocamento

do óvulo

Centríolo 3x9 Todas as células animais;

região organizadora de

microtúbulos

Corpúsculo

basal 3x9

Ancoragem e origem dos

cílios

Microtúbulos Organizados

- Estruturas responsáveis pela motilidade celular

- Constituídos por pequenos apêndices, especialmente

diferenciados, que variam em número e tamanho.

- Se são escassos e longos recebem o nome de flagelos,

- Se numerosos e curtos são denominados cílios

Cilios –Células epiteliais do pulmão, deslocamento do óvulo,

Flagelos – Espermatozóides e em protozoários

Cílios e Flagelos

Cílios

Desenho mostrando as diferenças de movimentos entre o cílios e o flagelo

Cílios e Flagelos

Dineína gera movimento dos

cilios e flagelos

Cilio

Micrografia eletrônica de secções transversal e vertical de um cílio (arranjo em 9+2)

corpúsculo basal

- Estruturas cilíndricas, com 0,2 mm de largura e 0,4 mm de comprimento. - 9 grupos de três microtúbulos, fundidos em tripletes, formam a parede do centríolo e cada triplete se incline para dentro como as lâminas de uma turbina.

Desenho esquemático do corpúsculo basal e Centríolo

Centríolo

Centríolo

1. É formado de um par e dispostos em em um ângulo reto

2. Formam o fuso mitótico para segregação dos cromossomos

• 1) Tanto os microfilamentos como os microtúbulos são constituidos por proteínas globulares

• 2) Em ambos casos, ~ 50% da proteína constituinte se encontra em forma solúvel os 50% restantes em forma de filamentos.

• 3) Formam estruturas MUITO DINÂMICAS, com um intercambio rápido de subunidades entre o "pool" solúvel e filamentoso.

• 4) Tanto os microfilamentos como os microtúbulos são estruturas "polarizadas” (extremos distintos).

• 5) As estruturas formadas por microtúbulos e/ou microfilamentos, possuem a capacidade de transportar e gerar forças, sendo chamadas de citomusculatura

Características comuns a microfilamentos e microtúbulos

http://www.youtube.com/watch?v=uGK9CYetCvM&feature=fvwrel

Vídeo

• São polímeros constituídos de polipeptídios fibrosos.

• Diâmetro entre 8 e 12 nm

• Parte mais estável do Citoesqueleto

• Participam: estrutura, estabilidade, sustentação,

resistência, interação celular.

Filamentos Intermediários

• Grupos heterogêneos (+50) de proteínas de FI

• Citoqueratina - células epiteliais, bexiga

• Vimentina – Células de fibroblastos, leucócitos

• Neurofilamentos das células nervosas

• Lamina - forma a lâmina fibrosa que se estende sob o

envelope nuclear

Filamentos Intermediários

2. Monômeros de FI

2. Versatilidade FI

2. Formação dos FI monômero

Dimero

enovelado

Tetramero

antiparalelo

dois

tetrameros

8

protofilamentos

Como o citoesqueleto pode ser usado em biotecnologia?

Alvo para drogas

Alvo para detecção de câncer

Ação de drogas no citoesqueleto

• Cochicina, Colcemida e Nocadazol – inibem a polimerização de MT – inibindo a ligação nas extremidades +

• Vincristina e a vimblastina se agregam aos MT e

levam a despolimerização dos MT

• Taxol - acelera a polimerização e estabiliza os

microtúbulos, impedindo a despolimerização

• Biópsias de tumores

• Imunocitoquímica para identificar proteínas específicas dos filamentos intermediários

• Identificação da origem do tumor

• Auxílio no direcionamento do tratamento

Identificação de tumores através do citoesqueleto

Obrigado pela atenção!!! Vinicius Farias Campos fariascampos@gmail.com vcampos_ib@ufpel.edu.br