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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

Cito Esqueleto

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analisé do cito esqueloto

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  • Citoesqueleto

    Profa. Dra. Nvea Macedo

    UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS INSTITUTO DE CINCIAS BIOLGICAS E DA SADE

    SETOR DE GENTICA E BIOLOGIA MOLECULAR

  • Para o funcionamento celular adequado: 1. Organizar no espao; 2. Interagir mecanicamente com o ambiente ao seu redor; 3. Apresentar uma conformao 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 decorrncia dos

    processos de crescimento, diviso e/ou adaptao a mudanas no ambiente;

    Todas essas funes so dependentes do citoesqueleto e, portanto, altamente desenvolvidas em clulas eucariticas!

    Citoesqueleto

  • Microtbulos originam-se a partir do centrossomo e podem reorganizar-se para formar:

    1. Fuso mittico bipolar durante a diviso celular;

    2. Estruturas de locomoo denominadas clios e flagelos na superfcie das clulas;

    3. Estruturas em feixes que servem como trilhos para o transporte de materiais ao longo dos axnios neuronais;

    4. Em clulas vegetais, conjuntos organizados de microtbulos auxiliam a direcionar o padro de sntese da parede celular;

    Os filamentos do citoesqueleto so dinmicos e capazes de adaptao

  • Filamentos de actina revestem a face interna da MP de clulas animais:

    1. Resistncia e forma a esta fina bicamada lipdica;

    2. Formam projees na superfcie das clulas, algumas so dinmicas, como os lamelipdios e filopdios;

    3. O anel contrtil com base em actina se organiza de forma transiente para promover a diviso da clula em duas;

    4. Arranjos mais estveis permitem que a clula se fixe a um substrato adjacente, permitindo tambm a contrao muscular;

    5. Feixes regulares do estereoclio na superfcie de clulas do ouvido interno contm feixes de filamentos de actina que vibram como hastes rgidas em resposta ao som;

    6. As microvilosidades da superfcie de clulas epiteliais intestinais;

    Os filamentos do citoesqueleto so dinmicos e capazes de adaptao

  • Os filamentos do citoesqueleto so dinmicos e capazes de adaptao

  • Filamentos intermedirios:

    Revestem a face interna do envelope nuclear, formando uma espcie de gaiola protetora para o DNA da clula;

    No citosol, estes filamentos encontram-se em uma forma de fortes cabos que mantm as camadas das clulas epiteliais unidas ou que auxiliam a extenso dos longos e fortes axnios das clulas neuronais.

    Permitem a formao de determinados apdices resistentes, como os pelos e as unhas.

    Os filamentos do citoesqueleto so dinmicos e capazes de adaptao

  • O citoesqueleto tambm forma estruturas grandes e estveis em clulas que adquiriram uma morfologia diferenciada e estvel (ex. neurnios ou clulas epiteliais maduras);

    Feixes de actina da regio central dos estereoclios de clulas do ouvido interno mantm sua organizao estvel durante toda a vida do animal, tendo em vista que estas clulas no sofrem reposio;

    Filamentos de actina apresentam comportamento altamente dinmico e esto continuamente sendo remodelados e substitudos dentro de estruturas de superfcie celular estveis que podem persistir por dcadas;

    O cistoesqueleto responsvel pela polarizao geral das clulas, permitindo que elas apresentem diferenas entre suas regies superiores e inferiores ou anteriores e posteriores;

    O citoesqueleto tambm pode formar estruturas estveis

  • A informao referente polarizao geral codificada pela organizao do citoesqueleto tambm deve ser frequentemente mantida durante todo o perodo de vida da clula;

    Clulas epiteliais polarizadas, como as que revestem o intestino, por exemplo,

    usam arranjos organizados de microtbulos, filamentos de actina e filamentos intermedirios para manter diferenas funcionais crticas entre a superfcie apical que absorve os nutrientes e a superficie basolateral, onde transferem os nutrientes para a corrente sangunea.

    A levedura Saccharomyces cerevisiae necessita de um sistema de polarizao geral estvel, devido a sua assimetria, devido aos arranjos dos filamentos de actina, na diviso por brotamento, que d origem a uma clula-filha pequena e uma clula-me grande;

    O citoesqueleto tambm pode formar estruturas estveis

  • Os filamentos intermedirios so formados a partir protenas fibrosas e longas, ao passo que os filamentos de actina e os microtbulos so compostos por subunidades globulares e compactas;

    Esses 3 tipos de filamentos do citoesqueleto formam arranjos helicoidais de subunidades;

    Diferenas entre as estruturas destas subunidades e da resistncia das foras de atrao entre elas so as principais responsveis pelas caractersticas de estabilidade e propriedades mecnicas diferenciadas de cada tipo de filamento;

    A estrutura dos 3 tipos de polmeros do citoesqueleto mantida por interaes no-covalentes fracas, o que significa que sua associao e dissociao podem ocorrer rapidamente;

    Cada tipo de filamento do citoesqueleto construdo a partir de subunidades proteicas

    menores

  • Centenas de protenas acessrias regulam a distribuio espacial e o comportamento dinmico dos filamentos, convertendo informaes recebidas atravs de vias de sinalizao em aes do citoesqueleto;

    Essas protenas acessrias ligam-se aos filamentos ou as suas subunidades para:

    1. Determinar o local de montagem de novos filamentos; 2. Regular a distribuio das protenas entre as formas filamento ou subunidade; 3. Modificar a cintica de montagem e dissociao dos filamentos; 4. Concentrar a energia para gerar fora e para ligar os filamentos uns aos outros

    ou a estruturas celulares, como organelas ou a membrana plasmtica;

    Nesses processos, as protenas acessrias mantm a estrutura do citoesqueleto sob o controle de sinais intra e extracelulares, como as transformaes que o citoesqueleto sofre durante cada uma das etapas do ciclo celular;

    Cada tipo de filamento do citoesqueleto construdo a partir de subunidades proteicas

    menores

  • Os polmeros do citoesqueleto combinam resistncia e capacidade de adaptao, pois so constitudos a partir de mltiplos protofilamentos combinados helicoidalmente;

    Em geral e como caracterstica, os protofilamentos enrolam-se uns aos outros formando uma estrutura helicoidal;

    A adio ou perda de uma subunidade na extremidade de um protofilamento forma ou quebra um conjunto de ligaes longitudinais e um ou dois grupos de ligaes laterais;

    Para que haja a quebra de um filamento ao meio, e necessrio que ocorra simultaneamente a quebra de um conjunto de ligaes longitudinais em vrios protofilamentos;

    Filamentos formados a partir de mltiplos protofilamentos apresentam vantagens

  • As subunidades dos filamentos do citoesqueleto so mantidas unidas por um grande nmero de interaes hidrofbicas e outras ligaes no-covalentes fracas;

    Filamentos intermedirios, por exemplo, so montados pela formao de contatos laterais fortes entre hlices supertorcidas, as quais ocorrem ao longo da quase totalidade de cada subunidade fibrosa adicionada;

    As subunidades individuais esto intercaladas no filamento e por isso esses filamentos toleram a trao e a toro, formando estruturas fortes semelhantes a um cabo ou corda;

    Os microtbulos so construdos a partir de subunidades globulares unidas entre si principalmente por ligaes longitudinais, sendo comparativamente fracas as ligaes laterais que unem o conjunto de 13 protofilamentos. Por essa razo, os microtbulos so rompidos de forma muito mais fcil que os filamentos intermedirios quando sofrem dobramento;

    Filamentos formados a partir de mltiplos protofilamentos apresentam vantagens

  • Ou temperatura

    Adio e dissociao so balanceados; Concentrao de monmeros no estado estacionrio = Concentrao crtica (Cc);

    A taxa de nucleao um fator limitante na formao de um polmero do citoesqueleto

  • A clula utiliza protenas especiais para catalisar a nucleao de filamentos em

    regies especficas, determinando, assim, onde novos filamentos do citoesqueleto devero ser formados.

    A regulao da nucleao do filamento uma forma essencial de controle por meio da qual as clulas regulam sua forma e seu movimento.

    Um trmero de actina atua como ncleo para a polimerizao de um filamento de actina, enquanto o ncleo de tubulina, provavelmente, constitui um anel de 13 ou mais subunidades;

    A taxa de nucleao um fator limitante na formao de um polmero do citoesqueleto

  • Microtbulos uma estrutura cilndrica oca e firme formada a partir de 13 protofilamentos paralelos composto das molculas alternadas -tubulina e -tubulina;

    Os microtbulos so formados por um heterodmero de duas protenas globulares (-tubulina e -tubulina), associadas por ligaes no-covalentes;

    Cada um dos monmeros possui um stio de ligao a uma molcula de GTP.

    O GTP que se liga ao monmero de -tubulina parte integrante da estrutura do heterodmero de tubulina, enquanto o GTP que se liga ao monmero de -tubulina pode estar sob a forma de GTP ou GDP;

    Contatos topo e base e contatos laterais fazem com que os microtbulos sejam rgidos e difceis de sofrer dobramento, tornando-os os elementos estruturais mais rijos e resistentes das clulas animais;

    As subunidades de actina e tubulina associam-se cabea e cauda em oposio, geram

    filamento polarizados

  • Polaridade estrutural distinta

    (+)

    (-)

  • A subunidade de actina um monmero que apresenta um stio de ligao a ATP ou ADP;

    As subunidades de actina se associam em oposio de cabea e cauda;

    O filamento de actina formando a partir de dois protofilamentos paralelos enrolados um sobre o outro em uma hlice dextrgira.

    Os filamentos de actina so relativamente flexveis e fceis de serem curvados, entretanto em uma clula viva, protenas acessrias interligam os filamentos formando feixes, tornando estas grandes estruturas muito mais fortes do que filamentos de actina individuais.

    As subunidades de actina e tubulina associam-se cabea e cauda em oposio, geram

    filamento polarizados

  • Extemidade de Pena

    Extemidade de Ponta

  • Na ausncia de hidrlise de ATP ou GTP as propores entre as taxas constantes de crescimento (Kon/Koff) devem ser idnticas para as duas extremidades, apesar de que os valores absolutos possam diferir em cada extremidade;

    Em um filamento polar, geralmente as taxas de constante cintica so bem maiores em uma das extremidades;

    A dinmica de crescimento e dissociao ocorre mais rapidamente na extremidade mais (+) em relao extremidade menos (-);

    Filamentos de actina e microtbulos possuem duas extremidades distintas com diferentes

    taxas de crescimento

  • O processo de hidrlise de trifosfatos de nucleosdeo acelerado quando as subunidades esto incorporados nos filamentos;

    Em clulas vivas, a maioria das subunidades livres encontra-se sob a forma T (concentraes de ATP e GTP livres cerca de 10 vezes maiores de que de ADP e GDP);

    Se a taxa de adio de subunidades alta, bastante provvel que uma nova subunidade seja adicionada ao filamento antes que a subunidade anteriormente adicionada tenha sofrido hidrlise formao de uma capa de ATP ou GTP;

    Os processos de treadmilling e instabilidade dinmica de filamentos

  • A taxa de adio de subunidades extremidade do filamento o produto da concentrao de subunidades livres e da taxa constante Kon;

    A Kon muito mais rpida para a extremidade mais (+);

    A Cc para a polimerizao em uma extremidade de filamento sob a forma T mais baixa do que para uma extremidade sob a forma D;

    Se a concentrao de subunidades em um dado momento encontra-se em algum ponto entre esses dois valores, a extremidade mais (+) crescer e a extremidade menos (-) encurtar, resultando em treadmilling;

    Os processos de treadmilling e instabilidade dinmica de filamentos

  • Instabilidade dinmica a rpida interconverso entre os estados de crescimento e encurtamento que ocorre sob concentrao uniforme de subunidades livres;

    Os processos de treadmilling e instabilidade dinmica de filamentos

  • Para manter a concentrao constante de filamentos de actina e microtbulos, a maioria dos quais est sofrendo a ao de treadmilling e instabilidade dinmica;

    A vantagem para a clula parece residir na flexibilidade espacial e temporal que inerente a um sistema estrutural com turnover constante;

    Subunidades de actina ou tubulina podem difundir rapidamente e associar-se em extremidades de filamentos preexistentes ou em regies onde a etapa de nucleao esteja sendo catalisada por protenas especficas;

    Uma clula pode controlar o posicionamento dos seus sistemas de filamentos e, consequentemente, sua estrutura, pelo controle da regio de nucleao e pela estabilizao seletiva;

    Em determinadas estruturas especializadas, pores do citoesqueleto tornam-se menos dinmicas e os microtbulos e filamentos de actina encontram-se estabilizados por associao a outras protenas;

    O treadmilling e a instabilidade dinmica auxiliam a rpida reorganizao do citoesqueleto

  • Filamentos intermedirios so encontrados em alguns animais (vertebrados, nematdeos e moluscos), no citoplasma de clulas sujeitas a estresse mecnico e, particularmente, no so encontrados em animais com exoesqueletos rgidos (artrpodes e equinodermos);

    Em vertebrados, clulas da glia (oligodendrcitos) que produzem bainha de mielina no SNC no contm filamentos intermedirios;

    Filamentos intermedirios citoplasmticos esto relacionados a seus ancestrais, as laminas nucleares (duplicao gnica);

    As subunidades dos filamentos intermedirios no contm stios de ligao para trifosfatos de nucleosdeo;

    Os filamentos intermedirios no apresentam uma estrutura polarizada;

    O grande nmero de polipeptdeos unidos por interaes hidrofbicas laterais fortes conferem aos filamentos intermedirios sua caracterstica semelhante a um cabo. Eles podem ser facilmente flexionadas, mas extremamente difcil romp-los.

    A estrutura dos filamentos intermedirio

  • Filamentos de queratina conferem resistncia mecnica a tecidos epiteliais por meio de ancoramento a desmossomos e hemidesmossomos;

    Mutaes nos genes de queratina so causas de doenas genticas humanas, como a epidermlise bulosa simples, que ocorre quando queratinas defeituosas so expressas em clulas epiteliais;

    A estrutura dos filamentos intermedirio

  • A polimerizao de filamentos pode ser alterada por substncias

  • Todas as bactrias e algumas arquebactrias contm homlogos da tubulina (FtsZ) que podem polimerizar dando origem a filamentos e organizar-se em um anel (anel Z) na regio que formado o septo na diviso celular;

    Diversas bactrias, predominantemente clulas basto ou espirais, tambm contm dois homlogos de actina (MreB e Mbl) que parecem estar associados forma celular e segregao cromossmica;

    ParM, um homlogo de actina encontrado em bactrias, codificado por certos plasmdeos e parece estar associado separao de cpias replicadas do plasmdeo;

    Homlogos do citoesqueleto em bactrias e eucariotos compartilham baixa similaridade de sequncia;

    A organizao e a diviso celular em bactrias dependem de homlogos do citoesqueleto de

    eucariotos

  • A bactria Caulobacter crescentus possui uma protena (crescentina) com similaridade estrutural a FI;

    Bactrias possuem sofisticados citoesqueletos dinmicos;

    POR QUE ELAS SO TO PEQUENAS E MOFOLOGICAMENTE SIMPLES?

    Provavelmente, devido ausncia de protenas motoras (a evoluo dessas protenas parece ter sido uma etapa essencial que permitiu a elaborao morfolgica dos eucariotos);

    A organizao e a diviso celular em bactrias dependem de homlogos do citoesqueleto de

    eucariotos

  • -tubulina est envolvida na nucleao de microtbulos em organismos variados, de leveduras a humanos;

    Microtbulos so nucleados em uma regio conhecida como centro organizador de microtbulos (MTOC);

    O complexo em anel de -tubulina (-TuRC) capaz de nuclear crescimento de microtbulos;

    Duas protenas se ligam diretamente -tubulina, juntamente a vrias outras que auxiliam na formao do anel de molculas de -tubulina;

    Como as clulas regulam seus filamentos do citoesqueleto

  • Na maioria das clulas animais existe um MTOC nico chamado centrossomo, que composto por uma matriz centrossomal fibrosa que contm mais de 50 cpias de -TuRC;

    Centrolos encontram-se inseridos no centrossomo e se tornaro os corpos basais de clios e flagelos em clulas mveis;

    Um centrolo consiste em um pequeno cilindro de microtbulos modificados, acrescido de uma grande quantidade de molculas acessrias;

    Em fungos e diatomceas, os microtbulos so nucleados em um MTOC inserido no envelope nuclear;

    Clulas vegetais superiores parecem nuclear microtbulos a partir de regies distribudas por todo a superfcie externa do envelope nuclear;

    Fungos e a maioria dos vegetais no possuem centrolos;

    Os microtbulos irradiam a partir do centrossomo de clulas animais

  • O sistema de microtbulos que irradia a partir do centrossomo atua como um aparelho que controla os limites celulares e posiciona o centrossomo na regio central da clula;

    Essa capacidade estabelece um sistema coordenado que utilizado para posicionar diferentes organelas no interior da clula;

    Os microtbulos irradiam a partir do centrossomo de clulas animais

  • Na maioria das clulas, a maior parte do filamentos de actina encontram-se na periferia celular (crtex celular) e determinam o formato e o movimento da superfcie celular;

    Filamentos de actina podem formar vrios tipos de projees na superfcie celular: feixes pontiagudos (microvilosidades e filopdios); projees planas em vu (lamelipdios) que auxiliam os movimentos das clulas em substratos slidos e projees fagocticas de macrfagos;

    A nucleao de FA, em geral, regulada por sinais externos e pode ser catalisada por 2 tipos diferentes de fatores regulados, o complexo ARP (actin-related proteins) e as forminas;

    O complexo ARP (Arp 2/3) provoca a nucleao a partir da extremidade (-), permitindo a rpida extenso da extremidade (+) e tambm pode se ligar lateral de outro FA, dando origem a uma rede ramificada;

    Os filamentos de actina frequentemente so nucleados na membrana plasmtica

  • Em animais, o complexo ARP est associado a estruturas presentes na borda anterior de clulas com capacidade de migrao;

    Os filamentos de actina frequentemente so nucleados na membrana plasmtica

  • A formao de filamentos retos e no-ramificados de actina induzida por forminas, tais filamentos podem ser interligados por meio de outras protenas para a formao de feixes paralelos;

    Forminas so protenas dimricas capazes de nuclear a polimerizao de um FA pela captura de 2 monmeros;

    O dmero de formina permanece associado extremidade (+) enquanto o filamento cresce e permite a ligao de novas subunidades a essa extremidade;

    O mecanismo de nucleao afeta a organizao em larga escala de filamentos

    O complexo ARP e -TuRC permanecem ligados extremidade (-) e impedem tanto a adio quanto a perda de subunidades nessa extremidade;

  • Em clulas no-musculares de vertebrados, aproximadamente 50% das molculas de actina esto sob a forma solvel, pois protenas especiais se ligam a esses monmeros de actina, desfavorecendo a polimerizao;

    Monmeros de actina ligados protena timosina esto em um estado de bloqueio, no podendo associar-se a um filamento de actina;

    A profilina liga-se face do monmero de actina que oposta fenda de ligao de ATP e, assim o complexo profilina-actina pode facilmente ser adicionado extremidade (+) livre e a profilina retirada do complexo;

    A atividade da profilina regulada por fosforilao e ligao com fosfolipdeos de inositol presentes na face citoslica da MP que podem levar a polimerizao localizada de actina, que promover a formao de filopdios e lamelipdios;

    A protena estatmina liga-se a dois heterodmeros de tubulina e evita que sejam adicionados s extremidades de microtbulos, alm de a probabilidade de que um microtbulo em crescimento sofra encurtamento;

    Protenas que se ligam s subunidades livres alteram o crescimento de um filamento

  • Em certas situaes, uma clula poder quebrar um filamento longo preexistente em diversos filamentos menores;

    As extremidades recm-formadas nuclearo o crescimento de filamentos, resultando em acelerao da montagem de novas estruturas filamentosas;

    Em outras condies, a quebra promover a despolimerizao de filamentos antigos;

    Catanina, uma protena que hidrolisa ATP, promove a quebra das 13 ligaes longitudinais necessrias para liberar os microtbulos a partir do MTOC e parece estar envolvida na rpida despolimerizao dos microtbulos observada nos polos do fuso durante a mitose e meiose;

    Protenas de quebra regulam o comprimento e a cintica do comportamento de filamentos de

    actina e microtbulos

  • Protenas da superfamlia gelsolina so ativadas na presena de altos nveis de Ca2+ citoslico e so responsveis pela quebra de filamentos de actina sem necessidade de ATP;

    Gelsolina parece ligar a filamentos de actina e esperar que alteraes na temperatura provoquem a formao de uma pequena abertura entre as subunidades adjacentes de um protofilamento para introduzir seu subdomnio na abertura e provocar a quebra do filamento;

    Protenas de quebra regulam o comprimento e a cintica do comportamento de filamentos de

    actina e microtbulos

  • Protenas de associao a microtbulos (MAPs) so protenas que se ligam lateralmente a microtbulos e podem prevenir a sua dissociao, assim como pode mediar a ligao de microtbulos a outros componentes celulares;

    MAPs possuem um domnio de ligao a microtbulos e outro que se projeta a partir de microtbulos, sendo que o tamanho deste ltimo determina a distncia do empacotamento de microtbulos associados por MAPs;

    MAP2 apresenta longos domnios projetados e forma feixes de microtbulos estveis com um amplo espaamento, enquanto a MAP tau apresenta domnios de projeo curtos, formando feixes de microtbulos compactos;

    A ligao de tau aos filamentos pode regular o transporte de organelas membranosas direcionada por motores moleculares;

    Protenas que se ligam lateralmente aos filamentos podem tanto estabiliz-los quanto

    desestabiliz-los

  • Protena-cinases relacionadas progresso do ciclo celular regulam a atividade de MAPs;

    A alterao na atividade de MAPs regula as alteraes na dinmica de microtbulos que ocorrem conforme a clula reorganiza seu citoesqueleto de microtbulos para a formao do fuso mittico;

    Protenas tau podem formar filamentos helicoidais em altas concentraes que originam os agregados (emaranhados neurofibrilares) encontrados no citoplasma de neurnios no crebro de portadores de Alzheimer;

    Filamentos de actina especficos so, na maioria das clulas, estabilizados pela ligao com tropomiosina, o que evita a interao destes filamentos com outras protenas;

    Protenas que se ligam lateralmente aos filamentos podem tanto estabiliz-los quanto

    desestabiliz-los

  • A protena cofilina (fator de despolimerizao de actina) liga-se tanto subunidade de actina como actina filamentosa, neste ltimo forando uma toro que enfraquece o contato entre as subunidades, tornando o filamento quebradio e mais facilmente afetado por oscilaes trmicas;

    Cofilina faz com que seja mais fcil a dissociao de uma subunidade de ADP-actina da extremidade (-) do filamento, pois liga-se preferencialmente a filamentos de actina contendo ADP;

    Filamentos de actina podem ser protegidos da ao da cofilina por ligao tropomiosina;

    Protenas que se ligam lateralmente aos filamentos podem tanto estabiliz-los quanto

    desestabiliz-los

  • Protenas de capeamento ligam-se extremidade (+) de um filamento e estabiliza-o;

    A maior parte dos filamentos de actina em uma clula apresenta a extremidade (+) capeada por protenas com a CapZ;

    Um filamento de actina por de ser capeado na extremidade (-) pela manuteno da ligao ao complexo ARP, no entanto, em clulas tpicas, estima-se que a maior parte das extremidades (-) de filamentos de actina tenha sido liberada do complexo ARP e no seja capeada;

    Em clulas musculares, onde os filamentos de actina tm uma meia-vida extremamente longa, apresentam-se capeados na extremidade (+) pela CapZ e na extremidade (-) pela tropomodulina;

    Protenas que interagem com as extremidades dos filamentos podem modificar drasticamente

    sua dinmica

  • -TuRC pode promover a nucleao de microtbulos e o capeamento de suas extremidades (-);

    Um complexo proteico especial promove o capeamento das extremidades de microtbulos de clios, local onde os microtbulos so estveis e uniformes em comprimento;

    Algumas protenas que se ligam s extremidades de microtbulos podem influenciar na frequncia de catstrofes ou de resgates;

    Fatores de catstrofes (membros da famlia de protenas relacionadas cinesina) ligam-se as extremidades dos microtbulos e separam os protofilamentos;

    A protena XMAP215 estabiliza as extremidades livres de microtbulos e inibe seu encurtamento, a fosforilao dessa protena na mitose inibe sua atividade, aumentando a instabilidade dinmica dos microtbulos que fundamental para a construo do fuso mittico;

    Diferentes tipos de protenas alteram as propriedades das extremidades

  • Em muitas clulas, as extremidades (-) dos microtbulos esto estabilizadas pela associao com o centrossomo;

    Algumas protenas de busca de extremidade mais (+TIPs), como os fatores de catstrofe e a XMAP215 modulam o crescimento e o encurtamento da extremidade (+) do microtbulo ao qual esto ligadas, enquanto outras controlam o posicionamento do microtbulo em crescimento no local do crtex celular onde esto protenas-alvo especficas;

    Diferentes tipos de protenas alteram as propriedades das extremidades

  • Vrios filamentos intermedirios agregam por auto-associao (ex. NF-M e NF-H), enquanto outros so mantidos unidos por meio de protenas acessrias;

    A protena filagrina forma feixes de filamentos de queratina epidrmicas que iro conferir a resistncia das camadas mais externas da pele;

    A protena plectina promove a formao de feixes de filamentos intermedirios e interliga estes a microtbulos, filamentos de actina e miosina II, alm de auxiliar a ligao de filamentos intermedirios a estruturas de adeso na MP;

    Filamentos intermedirios so interligados sob a forma de fortes arranjos em feixes

    Plectina FI MT

  • Os filamentos de actina em clulas animais esto organizados em feixes e redes ou teias;

    Protenas de feixes e protenas formadoras de redes auxiliam a estabilizar e manter filamentos de actina em arranjos paralelos e em estruturas em ngulos abertos criando tramas frouxas;

    Cada tipo de protena de feixe determina que outras protenas podem interagir com filamentos de actina;

    A miosina II, protena permite a contrao em fibras de estresse e em outros arranjos contrteis, no tem acesos a filamentos de actina firmemente empacotados pela protena fimbrina;

    O empacotamento frouxo mediado pela protena -actinina permite a entrada de miosina, fazendo com que fibras de estresse possam ser contrteis;

    Protenas de ligao cruzada com diferentes propriedades organizam os diversos arranjos de

    filamentos de actina

  • Protenas de ligao cruzada com diferentes propriedades organizam os diversos arranjos de

    filamentos de actina

    Miosina II no tem acesso!

  • A protena vilina (junto com a fimbrina) auxilia a interligao de 20 30 filamentos de actina fortemente empacotados encontrados nas microvilosidades;

    O centro do filamento de actina de microvilosidades est ligado membrana plasmtica por seus braos laterais de calmodulina e miosina I, que possui stios de ligao a lipdeos da MP;

    Protenas de ligao cruzada com diferentes propriedades organizam os diversos arranjos de

    filamentos de actina

  • A protena filamina, que possui domnios de ligao actina unidos por uma ligao longa e flexvel, promove a formao redes tridimensionais de actina, nas quais dois filamentos esto unidos em ngulos praticamente retos;

    Gis de actina formados pela filamina so necessrios para formao de projees finas planas chamadas de lamelipdios, que auxiliam no movimento sobre superfcies slidas;

    A filamina est ausente em alguns tipos de melanomas malignos;

    A protena espectrina, em clulas vermelhas do sangue, encontra-se exatamente abaixo da MP, onde forma uma rede bidimensional unida por curtos filamentos de actina, esta rede promove o suporte mecnico para a MP;

    A filamina e a espectrina formam redes de filamentos de actina

  • As conexes do citoesqueleto cortical de actina MP ainda no esto totalmente compreendidas;

    A famlia de protenas ERM (ezrina, radixina e moesina) contm membros necessrios manuteno da polaridade celular e esto envolvidos em processos de endocitose e exocitose;

    As propriedades do crtex so sensveis a uma ampla variedade de sinais recebidos pelas clulas;

    Elementos do citoesqueleto estabelecem diversas conexes a membranas

  • Utilizam a energia derivada de ciclos repetidos de hidrlise de ATP para se deslocarem ao longo de um filamento polarizado;

    Regio cabea ou domnio motor hidrolisa ATP;

    Cauda da protena motora identidade da carga;

    Grupos de protenas motoras: Miosinas, dinenas e cinesinas;

    Existem pelo menos 37 famlias de miosinas em eucariotos;

    Miosina utiliza a energia da hidrlise do ATP para se locomover ruma extremidade mais (exceo: miosina VI);

    Motores moleculares

  • A miosina V est envolvida no transporte de vesculas e organelas;

    A miosina II est sempre associada atividade contrtil, inclusive est envolvida na formao do anel contrtil na citocinese e participa do processo de migrao celular;

    A miosina I est envolvida na construo de protruses ricas em actina, como as microvilosidades e no transporte de endossomos e outras organelas membranosas;

    Motores moleculares

  • Cinesinas estrutura similar miosina II;

    Existem pelo menos 14 famlias distintas;

    Locomove-se em direo extremidade mais, com exceo de uma famlia;

    Transporta organelas membranosas para do corpo celular de um neurnio para o terminal axonal;

    Cinesina-5 pode sofrer autoassociao por seu domnio da cauda, formando um motor bipolar que desliza em microtbulos com orientaes opostas, um sobre o outro;

    Protenas motoras de microtbulos: Cinesinas e dinenas

  • Dinenas locomovem-se em direo extremidade menos e no so relacionadas s cinesinas;

    So divididas em 2 ramos principais:

    1. Dinenas citoplasmticas importante para o transporte vesicular e posicionamento do aparelho de Golgi;

    2. Dinenas do axonema especializadas no movimento de deslizamento de microtbulos que direciona o batimento de clios e flagelos;

    Dinenas so os maiores e mais rpidos motores moleculares;

    O ciclo mecanoqumico da dinena mais semelhante ao da miosina;

    Protenas motoras de microtbulos: Cinesinas e dinenas

  • Dinenas citoplasmticas precisam se associar a um segundo complexo proteico (dinactina) para realizar a translocao de organelas;

    As membranas do aparelho de Golgi esto recobertas pelas protenas ancrina e espectrina, que podem se associar ao filamento Arp1 no complexo dinactina;

    Em algumas situaes dinenas citoplasmticas interagem diretamente com suas cargas;

    O citoesqueleto e protenas motoras transportam e posicionam molculas de mRNA prximos a sinapses de neurnios;

    Protenas motoras de microtbulos: Cinesinas e dinenas

  • Protenas motoras de microtbulos: Cinesinas e dinenas

  • Clios e flagelos so apndices celulares semelhantes a pelos que possuem um feixe de microtbulos no seu interior;

    Flagelos so encontrados em espermatozides e em vrios protozorios. Por um movimento ondulatrio permite que a clula que os possui nade em mios lquidos;

    Clios tendem a ser mais curtos que flagelos e esto organizados de modo similar a eles, no entanto batem como chicote (Paramecium, trato respiratrio, oviduto);

    O movimento de clios e flagelos produzido pela flexo de sua parte central, o axonema;

    Clios e flagelos