Biologia Celular: Tiago

1. Principais Constituintes da Matriz Extracelular

Várias das proteínas e polissacarídeos encontrados na matriz extracelular também estão intimamente associadas à membrana plasmática. A matriz extracelular é composta por proteínas fibrosas resistentes embutidas numa substância polissacarídea assemelhada a um gel- basicamente semelhante ao das paredes celulares das plantas.

Além das proteínas estruturais fibrosas e polissacarídeos, a matriz extracelular contém proteínas de adesão que ligam os vários componentes da matriz uns aos outros e a células anexas.

As diferenças entre vários tipos de matrizes extracelulares resultam de variações quantitativas nos tipos ou quantidades desses diferentes constituintes, bem como modificações na sua organização.

Colagénio

O colagénio é a proteína estrutural mais abundante nos tecidos animais, é uma grande família de proteínas que contém pelo menos 27 membros diferentes. Organiza-se pela formação de triplas hélices nas quais três cadeias de polipéptidos estão fortemente ligadas umas às outras.

A unidade estrutural é uma sequência de aminoácidos Gly-X-Y (Gly é glicerina e X e Y podem ser qualquer aminoácido, mas geralmente é prolina e hidroxoprolina, respetivamente), com uma glicerina a cada três posições.

Os aminoácidos da cadeia têm uma estrutura anelar que estabiliza a conformação de tripla hélice.

A glicina atua ao nível do empacotamento enquanto os outros dois aminoácidos ao nível da estabilização.

Colagénio e Elastina

Proteínas extruturaisForçaFlexibilidade

Glicosaminoglicanos (GAG’s) e

Proteoglicanos

PolissacarídeosSubs. hidratada e gelatinosa onde estão inseridos os outros elementos

Fibronectina e Laminina

Glicoproteínas de adesão ou multifuncionais Papel estrutural adesivo

Por exemplo, os tendões contêm uma alta proporção de proteínas fibrosas, enquanto a cartilagem contém uma alta concentração de polissacarídeos que formam um sólido resistente à compressão. No osso, a matriz extracelular é endurecida por deposição de cristais de fosfato de cálcio. A estrutura semelhante a uma folha de lâminas basais resulta de uma composição da matriz que difere da encontrada em tecidos conjuntivos.

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A sequência de aminoácidos dos colagénios é por vezes interrompida por sequências que não se encontram sob a forma de hélice e é devido a estas interrupções que alguns tipos de colagénios são menos estruturais que outros

Os tipos de Colagénio mais abundante é o tipo I (Mais abundante na maioria do tecido conjuntivo) que forma fibras que quando organizadas atribuem grande resistência ao tecido. Por vezes coexiste também o tipo II de colagénio. Nas lâminas basais predomina principalmente o tipo IV existindo também outros.

A deficiência de colágeno no organismo denomina-se colagenose, acarretando alguns problemas como má formação óssea, rigidez muscular, problemas com o crescimento, inflamação nas juntas musculares, doenças cutâneas, entre outros.

Biossíntese (http://circ.ahajournals.org/content/119/2/269)

A biossíntese das fibras de colagénio começa com a síntese de proteínas monoméricas da cadeia α de procolagénio, que posteriormente formam a molécula de procolagénio com estrutura de tripla hélice. À medida que estas cadeias α se formam, ocorre a hidroxilação (introdução de um grupo hidroxila (-OH)) de prolinas e de lisinas pela ação das enzimas prolina hidroxilase e lisina hidroxilase, originando hidroxilisina e hidroxiprolina. Após a formação da hidroxilisina, ocorre a sua glicosilação (adição de um hidrato de carbono).

Após a síntese, a molécula de procolagénio é excretada para o espaço extracelular onde deve ser submetido a uma série de etapas de processamento ordenadas, sensíveis ao tempo e à localização para se tornar uma fibrila de colágeno estrutural madura.

No meio extracelular, os terminais N e C são removidos, sendo agora a molécula capaz de se polimerizar para formar fibrilas de colágeno.

Nos colágenos tipo I e III as fibrilas agregam-se espontaneamente, para formar as fibras de colagénio.

Elastina

A elastina está presente nas fibras elásticas que são particularmente abundantes em tecidos que sofrem constante flexão e distensão, como por exemplo o tecido pulmonar uma vez que confere elasticidade e flexibilidade à

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Curiosidade: A produção dos colagénios é induzida pela vitamina C que quando em deficiência causa lesões de pele e hemorragias, como por exemplo o escorbuto (doença nas gengivas relacionada com problemas na síntese de colagénio).

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célula. A elastina vem complementar o colagénio e os dois combinados atribuem mais resistência e elasticidade à matriz.

2. CAM’s: Selectinas

As selectinas formam ligações transitórias e heterofílicas, podendo ligar-se a oligossacáridos na presença de cálcio (Ca2+). São também mediadoras de interações entre leucócitos e células endoteliais ou plaquetas sanguíneas.

Existem três membros na família das selectinas:

L-Selectina: expressas nos leucócitos; E-Selectina: expressas em células endoteliais; P-Selectina: expressas em plaquetas;

As selectinas reconhecem hidratos de carbono na superfície celular. Um dos seus papeis mais importantes é iniciar a interação entre leucócitos e as células endoteliais durante a migração dos leucócitos da circulação sanguínea até aos tecidos inflamados, durante a resposta inflamatória. As selectinas permitem o abrandamento do leucócito, para que se proceda a diapedese (passagem dos leucócitos do sangue para o tecido conjuntivo).

3. Junções de Ancoragem: Desmossomas pontuais

São estruturas de adesão descontínuas constituídas por duas placas densas (uma mais externa e outra mais interna), na porção citoplasmática, adjacentes à célula, que suportam os filamentos intermédios. Funções:

Manter a integridade estrutural do epitélio, fazendo com que as células actuem como um todo coeso (ex: pele);

Manter a flexibilidade das células o que lhes permite resistir ao stress mecânico (ex: músculo cardíaco);

As porções extracelulares das caderinas ligam-se por interacções heterofílicas. Aparecem mais frequentemente perto da zona basal da célula, sendo a sua ligação depende da concentração de Ca2+.

Curiosidade: A disrupção destes desmossomas, na pele, pode ser causada por uma doença auto-imune – Pênfigo (Phemphigus vulgaris) – em que o paciente produz anticorpos contra a desmogleína, levando ao aparecimento de bolhas

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4. Interações Células Matriz (Intro)

A maioria das células dos animais vertebrados não consegue sobreviver se não estiver fixada à matriz extracelular. Esta capacidade é normalmente perdida quando a célula se torna cancerosa.

Os maiores recetores celulares à superfície responsáveis por estabelecer a ligação das células à matriz extracelular são as integrinas, que desempenham um papel de “âncora” do citoesqueleto que atribuem estabilidade ás junções célula-matriz.

Existem dois tipos de interações célula-matriz: Adesão Focal e Hemidesmossomas.

Interações Célula-Matriz

Adesão Focal

Hemidesmossomas