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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
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.
Filamentos de actina Células de rim de ratos
PtK2 line
Microfilamentos • Filamentos de actina concentrados logo abaixo da
membrana plasmática
•Endocitose, pinocitose, migração celular, contração
muscular
• Forma 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
Microtúbulos (MT)
• 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)
Microtúbulos (MT)
shows the microtubules in longitudinal sample
MET mostrando a distribuição de microtúbulos em células
Microtúbulos (MT)
Microtúbulos - imunofluorescência
•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
Polimerização
• Nas células em interfase os microtúbulos 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 nos neurônios - imunofluorescência
• 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
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
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
Microtúbulos - imunofluorescência
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
Filamentos Intermediários
• 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
Vimetina em células HeLa (verde) - imunofluorescência
2. Monômeros de FI
2. Versatilidade FI
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
Ação de drogas no citoesqueleto
Iwamoto, Biol. Pharm. Bull. 36(5) 715–718 (2013)
• Biópsias de tumores
• Imunocitoquímica para identificar proteínas específicas dos filamentos intermediários
• Identificação da origem do tumor (tipo celular)
• Auxílio no direcionamento do tratamento
Identificação de tumores através do citoesqueleto
