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Biologia Celular, 1 Semestre 2009/2010

Citoesqueleto A forma e a polaridade

funcional de uma clula so fornecidas por uma redefornecidas por uma rede tridimensional de protenas filamentosas citoesqueleto.

O citoesqueleto estende-se por toda a clula e est ligado membrana plasmtica e aos organelos internos.

O citoesqueleto muito O citoesqueleto muito dinmico comprimento e dinmica dos filamentos pode variar grandemente.

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Citoesqueleto O citoesqueleto composto por trs

sistemas filamentares principais, todos eles organizados no tempo e no espao: Microfilamentos (AF) Microtbulos (MT) Filamentos intermdios (IF)

Cada sistema filamentar composto por um polmero de subunidades agregadas.g g

As subunidades que compem os filamentos esto sujeitas a uma montagem e desmontagem reguladas a clula apresenta flexibilidade

Microfilamentos Os microfilamentos so polmeros de

actina organizados em feixes e redes funcionais por protenas de ligao funcionais por protenas de ligao actina.

Estes componentes so importantes na organizao da membrana plasmtica, incluindo estruturas da superfcie celular como os microvilosidades.

Funcionam como pistas para protenas motoras de miosina que por aco do ATP transportam carga.

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Microtbulos Os microtbulos so tubos longos

formados por tubulina e organizados por protenas associadas aos p pmicrotbulos.

Estendem-se por toda a clula, fornecendo a rede organizativa dos organelos a eles associados e o suporte estrutural dos clios e dos flagelos.

Motores moleculares cinesinas e dinenas transportam cargo ao longo dos microtbulos (energia fornecida pela hidrlise do ATP).

Filamentos intermdios

Os filamentos intermdios so estruturas filamentosas especficas de determinados tecidos quedeterminados tecidos que desempenham funes distintas: Suporte estrutural membrana nuclear Integridade estrutural s clulas Funes estruturais e de barreira na

pele, cabelos e unhas.

No so conhecidos motores que No so conhecidos motores que usem os filamentos intermedirios como pista.

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Microfilamentos Os microfilamentos podem

organizar-se em muitos tipos de estruturas diferentes na clula cada uma das estruturas

f freflecte uma funo celular particular: Exemplos:

Constituir o centro das projeces em forma de dedo da superfcie celular microvilosidades

Organizar-se numa rede menos ordenada crtex celular, abaixo da membrana plasmticada membrana plasmtica organizao e suporte

Numa das ltimas fases da diviso celular citocinese -formam o anel contrctil entre as duas clulas filhas.

Microfilamentos - actina O bloco de construo bsico dos microfilamentos a

actina.

A actina uma protena que apresenta a propriedade de montagem reversvel num filamento polarizado como dois terminais funcionalmente distintos.

Os filamentos de actina so fibras finas e flexveis com 7 nmde dimetro e alguns m de comprimento.

Estes filamentos so moldados em estruturas diferentes por protenas de ligao da actinaprotenas de ligao da actina.

A actina uma protena ancestral, abundante e altamente conservada.

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Actina A actina existe como monmeros

globulares designados de G-actina e como polmeros filamentosos designados de F-filamentosos designados de F-actina (cadeia linear de subunidades G-actina).

Cada molcula de actina (monmero) contm um io Mg2+complexado com ATP ou ADP.

Uma anlise por cristalografia de raio-X revela que a G-actina se encontra dividida por uma fissura

t l 2 lb l d i lcentral em 2 lbulos de igual tamanho e 4 subdomnios.

Os lbulos e a fissura compem o local onde o ATP e o Mg2+ se encontram ligados.

Actina Quando o ATP se encontra

ligado G-actina existe uma mudana da conformaomudana da conformao da protena.

A adio de caties a uma soluo de G-actina induz a polimerizao da G-actinaem F-actina.

Este processo reversvel A F actina despolimeriza A F-actina despolimeriza-se quando a fora inica da soluo reduzida.

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Actina Em microscopia electrnica a

F-actina aparece como uma corda dobrada cujo dimetrocorda dobrada cujo dimetro varia entre 7 e 9 nm.

As subunidades de actina esto organizadas num estrutura helicoidal em que cada filamento apresenta duas cadeias helicoidais enroladas uma na outra.

Todas as subunidades do Todas as subunidades do filamento de actina apontam para o mesmo terminal do filamento os filamentos apresentam polaridade.

Actina Um dos terminais

favorecido para a adio de subunidades de actinade subunidades de actina terminal (+)

O outro terminal favorecido para a dissociao do filamento terminal (-)

No terminal (+), a fissura de ligao ao ATPde ligao ao ATP contacta com subunidade vizinha, enquanto que no terminal (-), a fissura exposta soluo envolvente.

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Actina A polaridade dos filamentos de actina foi demonstrada por

microscopia electrnica em experincias de decorao, que exploram a capacidade da miosina (protena de ligao miosina) se ligar especificamente aos filamentos de actina. Os domnios S1 de miosina ligam-se s subunidades de actina numa orientao Os domnios S1 de miosina ligam-se s subunidades de actina numa orientao

em particular.

Quando ligados a todas as subunidades de um filamento (quando em excesso), S1 aparece em espiral volta do filamento.

Esta cobertura de miosina produz uma sries de decoraes em forma de seta. A polaridade na decorao define uma extremidade em ponta (-) e uma

extremidade barbada (+).

Dinmica dos filamentos de actina O citoesqueleto de actina no esttico em muitas estruturas os

microfilamentos esto em crescimento ou em encolhimento. A polimerizao in vitro de actina (com monmeros de actina num tampo com

ATP e nveis reduzidos de caties) ocorre em trs passos: Fase de nucleao sub-unidades de G-actina combinam-se em olgomeros pequenos e

instveis. Quando o olgomero contm trs subunidades em comprimento, funciona como um ncleo de polimerizao.

Fase de elongamento o ncleo aumenta rapidamente o comprimento do filamento por adio de monmeros de actina a ambos os terminais.

Fase de estado estvel os monmeros de G-actina so trocados por subunidades nos filamentos terminais, mas no ocorrem alteraes na massa total dos filamentos.

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Dinmica dos filamentos de actina Os terminais dos filamentos de

actina crescem a taxas diferentes a taxa de adio de ATP-G-actina livre 10x mais rpida no terminal (+) domais rpida no terminal (+) do que no terminal (-).

Existe uma concentrao crtica (Cc) de G-actina livre na qual a montagem num terminal do filamento contrabalanado pela perda de G-actina.

Quando a concentrao de G- Quando a concentrao de Gactina se encontra superior ao Cc, o terminal do filamento ir crescer; quando inferior ao Cc o filamento ir diminuir de tamanho.

Dinmica dos filamentos de actina No estado estvel, a adio de

monmeros a uma extremidade acompanhada pela sua dissociao na extremidade oposta (fenmeno de treadmill).p ( )

A energia deste processo de polimerizao / despolimerizao advm da hidrlise do ATP: Quando a ATP-G-actina se liga ao

terminal (+) o ATP hidrolisado em ADP e Pi.

O Pi libertado aos poucos das subunidades do filamento, de tal forma que o filamento fica assimtrico, com sub-unidades ATP-

( )actina no terminal (+), seguidos por uma regio com ADP-Pi-actina e subunidades ADP-actina perto do terminal (-).

Aps a perda do Pi, a ADP-actinadissocia-se do terminal (-).

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Drogas anti-microfilamentos Algumas das drogas usadas em biologia

celular actuam ligando-se actina e afectando a sua polimerizao: Citocalasinas liga-se s extremidades

barbadas (+) dos filamentos de actina, bloqueando o alongamento inibio de alguns tipos de movimentos celulares.

Faloidina liga-se fortemente aos filamentos de actina, prevenindo a sua dissociao em molculas de actina individuaismolculas de actina individuais (despolimerizao).

Dinmica dos filamentos de actina A polimerizao e despolimerizao dos filamentos de actina

regulado por um grupo diverso de protenas de ligao actina. Estas protenas podem regular a formao e a estabilidade do

citoesqueleto de actina a diversos nveis: Ligao ao longo do filamento, estabilizando-o e permitindo a ligao com outros

filamentos

Ligao s regies terminais, estabilizado o filamento e prevenindo a sua dissociao

Desmontagem dos filamentos de actina, por corte ou por promoo da despolimerizao.

Ligao a G-actina e controlo da sua adio, regulando a troca de ATP por ADP.

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Dinmica dos filamentos de actina

Montagem e dinmica dos filamentos de actina

Nos passos iniciais necessrio que ocorra a nucleao os monmeros de actina tm que interagir correctamente.

Dois tipos de protenas, formina e Arp2/3 (actin-related protein), determinam onde os filamentos so formados na clula, por facilitarem a nucleao.

As forminas so protenas que esto envolvidas na nucleao dos monmeros inicias de actina e movem-se ao longo do filamento em crescimento, adicionando novos monmeros extremidade barbada (+).

As forminas promovem a montagem dos filamentos longos de actina. Estes filamentos longos so relativamente estveis devido aco de

protenas estabilizadoras dos filamentos como a tropomiosina.

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Montagem e dinmica dos filamentos de actina

Os microfilamentos de actina ramificam-se activamente.

Estes microfilamentos Estes microfilamentos ramificados so nucleadospelo complexo Arp2/3, que se liga ATP-actina junto da extremidade (+).

O complexo Arp2/3 composto por 7 protenas, 2 das quais muito similares actina.actina.

Este complexo liga-se a um dos lados do filamento de actina e forma um novo ramo.

Montagem e dinmica dos filamentos de actina

Outro tipo de protenas ligadoras actina modificam filamentos existentes.

A ADF/cofilina uma factor de d li i d tidespolimerizao da actina que se liga aos filamentos de actina e melhora a taxa de dissociao dos monmeros de ADP-actina na extremidade (-).

Esta protena tambm pode cortar os filamentos de actina.

Como esta protena se liga Como esta protena se liga preferencialmente ADP-actina, permanece ligada aos monmeros de actina aps a desmontagem dos filamentos, prevenindo a sua reincorporao nos filamentos.

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Montagem e dinmica dos filamentos de actina

Outra protena profilina pode reverter este efeito da cofilina e estimular a incorporao dos monmeros de actina nos filamentos.

A profilina estimula a troca do ADP por ATP e este passo leva dissociao dos monmeros de ATP-actina da cofilina.

Existe ainda outra protena - Existe ainda outra protena Timosina-4 - que funciona como um reservatrio de G-actina, fornecendo a G-actina apenas medida que necessria.

Montagem e dinmica dos filamentos de actina

Finalmente existem protenas que se ligam aos terminais dos filamentos e que formam um capuz queque formam um capuz que bloqueia a montagem ou a desmontagem e consequentemente o crescimento dos filamentos de actina: Duas classes de protenas:

Ligao ao terminal (+): CapZ

Tropomodulina

p Ligao ao terminal (-):

tropomodulina (associada tropomiosina).

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Organizao dos filamentos de actina Os filamentos individuais de actina so montados em 2 tipos

de estruturas feixes de actina e redes de actina que desempenham papis distintos na clulas.

Nos feixes de actina, os filamentos de actina apresentam ligaes cruzadas e organizam-se em feixes paralelos.

Nas redes de actina, os filamentos apresentam ligaes cruzadas em estruturas ortogonais que formam uma malha tridimensional.

Organizao dos filamentos de actina As protenas que promovem as ligaes cruzadas em feixes

(protenas dos feixes de actina) so pequenas e rgidas, forando os filamentos a ficarem alinhados uns com os outros: Exemplo: fibrina

As protenas que organizam os filamentos de actina em redes so grandes e flexveis, permitindo as ligaes cruzadas entre filamentos perpendiculares. Exemplo: filamina

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Papel da actina no movimento celular

Os filamentos de actina associados com a miosina so responsveis por muitos tipos de movimentos celulares.

A miosina um motor molecular protena que converte energia qumica na forma de ATP em energia mecnica, gerando fora e movimento.

O tipo de miosina que foi primeiroestudada (nos msculos) a miosina II protena de grandes dimenses que consiste em duas cadeias pesadas idnticas e dois pares de cadeias pequenas.

Cada cadeia pesada consiste num Cada cadeia pesada consiste num regio da cabea globular e uma longa cauda -helicoidal. As caudas das duas cadeias pesadas enrolam-se uma na outra formando um dmero e duas cadeias leves associam-se com o pescoo da regio da cabea.

Papel da actina no movimento celular

As cabeas globulares da miosina ligam a actina. Para alm disso ligam e hidrolisam ATP, que fornece a energiaATP, que fornece a energia para que o filamento deslize.

O modelo actualmente aceite sugere que a hidrlise de ATP permite ciclo repetidos de interaces entre as cabeas da miosina e a actina.

Durante cada ciclo ocorrem mudanas conformacionais namudanas conformacionais na miosina que resultam no movimento das cabeas de miosina ao longo dos filamentos de actina.

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Papel da actina no movimento celular

O ciclo comea com a miosina levemente ligada actina (na ausncia de ATP).

A ligao de ATP dissocia o complexo miosina-actina.

A hidrlise de ATP induz uma mudana conformacional na miosina afecta a regio do pescoo da miosina que liga as cadeias levesas cadeias leves.

Papel da actina no movimento celular

Os produtos da hidrlise (ADP e Pi) permanecem ligados cabea da miosina.

A cabea da miosina religa-se a uma nova posio do filamento de actina o que leva libertao do Pi.

O ADP libertado e a cabea da miosina regressa sua conformao inicialconformao inicial.

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Papel da actina no movimento celular

Para alm da miosina II encontrada nas clulas musculares, existem outros tipos de miosinas nas clulas node miosinas nas clulas no musculares.

Estes tipos de miosinas, no apresentam caudas com capacidade para formar estruturas enroladas e por isso no esto envolvidas na contraco.

Contudo so importantes numa Contudo, so importantes numa variedades de movimentos celulares transporte de vesculas membranares e organelos ao longo dos filamentos de actina e na fagocitose.

Papel da actina no movimento celular

A miosina I contm uma cabea globular que actua como motor molecular, e uma cauda muito mais curta do quecauda muito mais curta do que a presente na miosina II.

Esta cauda mais pequena liga-se a outras estruturas membrana das vescula ou de organelos.

O movimento da miosina I ao O movimento da miosina I ao longo do filamento de actina, transporta a carga que est ligada cauda curta da miosina I.

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Filamentos intermdios

Os filamentos intermdios apresentam dimetro entre os 8 e 11 nm.

Contrariamente aos filamentos de actina e microtbulos os filamentos intermdios no esto directamente envolvidos com os movimentos celulares.

Estes filamentos desempenham um papeldesempenham um papel importante ao nvel estrutural, fornecendo fora mecnica s clulas e tecidos.

Filamentos intermdios Os filamentos intermdios so compostos por um conjunto

variado de protenas, expressas em diferentes tipos de clulas.

J foram identificadas mais de 65 protenas diferentes, classificadas em 6 tipos de acordo com similaridades na sequncia de a.a.

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Filamentos intermdios Tipos I e II dois grupos de queratinas

Expressas nas clulas epiteliais Cada tipo de clula epitelial sintetiza pelo

menos uma queratina do tipo I (acdica) emenos uma queratina do tipo I (acdica) e uma do tipo II (neutra/bsica), que co-polimerizam para formar filamentos.

Alguns tipos de queratinas (I e II) so usadas na produo de estruturas como cabelos, unhas e cornos.

Tipo III vimentina e desmina (clulas musculares)

Tipo IV protenas neurofilamentosas(NF) encontradas nos neurnios(NF) encontradas nos neurnios.

Tipo V lminas nucleares Tipo VI nestina (expressas durante o

desenvolvimento embrionrio em diversos tipos de clulas estaminais).

Filamentos intermdios Apesar de variarem bastante em tamanho e sequncia

de a.a., todas as protenas dos filamentos intermdios partilham uma estrutura organizativa comum:

H t t l t t hli 310 350 Haste central com uma estrutura em -hlice com 310 a 350 a.a. importante na montagem do filamento.

Esta haste flanqueada pelos terminais amnico (cabea) e carboxlico (cauda) que variam entre os diferentes filamentos intermdios em tamanho e na estrutura e sequncia secundria importante na determinao da funo especfica de cada tipo de filamento intermdio.

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Montagem dos filamentos intermdios

A montagem dos filamentos intermdios comea com a formao de dmeros, nos quais as hastes centrais de duas cadeias polipeptdicas se enrolam uma na outra, numa estrutura similar s cadeias pesadas da miosina II.

Os dmeros de filamentos intermdios associam-seintermdios associam se de uma forma anti-paralelaem tetrmeros, que por sua vez interagem terminal-terminal para formar protofilamentos.

Montagem dos filamentos intermdios

A interaco de oito protofilamentosenrolados uns nos outros formando umaoutros formando uma estrutura em forma de corda filamento.

Uma vez que so constitudos por tetrmeros anti-paralelos, os dois terminais dos filamentos intermdios sointermdios so equivalentes e apolares.

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Montagem dos filamentos intermdios

Os filamentos intermdios so mais estveis do que os filamentos de actina e microtbulos do que os a e tos de act a e c otbu ose no exibem um comportamento dinmico.

Contudo, as protenas dos filamentos intermdios so frequentemente modificadas por fosforilao, o que pode regular a sua montagem e desmontagem na clula. Exemplo: fosforilao das lminas nucleares

dissociao da lmina nuclear e quebra do invlucro nuclear durante a mitose.

Microtbulos Os microtbulos so hastes

ocas com cerca de 25 nm de dimetro.

So estruturas dinmicas que sofrem uma contnua montagem e desmontagem na clula.

Funcionam quer na determinao da forma da clula, quer numa variedade de movimentos celularesde movimentos celulares locomoo celular, transporte intracelular de organelos e separao dos cromossomas durante a mitose.

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Microtbulos - estrutura Os microtbulos so compostos por

um nico tipo de protenas globulares tubulina.O bl d t d Os blocos de construo dos microtbulos so dmeros de tubulina compostos por 2 polipeptdeos relacionados com 55 kd : -tubulina e -tubulina.

Os dmeros de tubulina polimerizam-se para formar os microtbulos constitudos por 13 protofilamentosmontados volta de um centro oco.montados volta de um centro oco.

Os protofilamentos so compostos por conjuntos de dmeros de tubulina paralelos e com uma cabea e uma cauda estruturas polares que determinam a direco do movimento ao longo dos microtbulos.

Microtbulos - dinmica Os dmeros de tubulina podem polimerizar e despolimerizar e, assim, os

microtbulos podem sofrer ciclos rpidos de montagem e desmontagem. Ambos os tipos de tubulina, ligam-se ao GTP, que funciona de forma anloga

ao ATP ligado actina para regular a polimerizao. Em particular, o GTP ligado -tubulina hidrolisado em GDP durante ou

pouco depois da polimerizao. Esta hidrlise enfraquece a afinidade da ligao da tubulina a molculas adjacentes favorecimento da despolimerizao.

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Microtbulos - dinmica Tal como os filamentos de actina, os microtbulos sofrem treadmilling:

Comportamento dinmico em que as molculas de tubulina ligadas ao GDP so continuamente perdidas do terminal (-) e substitudas pela adio de molculas de tubulina ligadas ao GTP no terminal (+) do mesmo microtbulo.

O terminal ( ) cresce mais devagar do que o terminal (+) O terminal (-) cresce mais devagar do que o terminal (+). O treadmilling ocorre a concentraes dos dmeros de tubulina intermedirias

entre as concentraes crticas para os terminais (+) e (-).

Estado estvel

Microtbulos - dinmica Nos microtbulos, a hidrlise rpida

de GTP resulta num comportamento conhecido por instabilidade dinmica em que microtbulos individuais alternam entre ciclos de crescimento e encolhimento.

Se um microtbulos cresce ou encolhe determinado em parte pela taxa de adio de tubulina relativa taxa de hidrlise de GTP: Enquanto foram adicionadas novas

molculas de tubulina-GTP os microtbulos retm um capuz de GTP no terminal (+) e o crescimento do microtbulo continuamicrotbulo continua.

Se a taxa de polimerizao diminuir, o GTP ligado tubulina no terminal (+) ser hidrolisado em GDP. Se isso ocorrer, a GDP-tubulina ir dissociar-se, resultando na rpida despolimerizao e encolhimento dos microtbulos.

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Microtbulos - dinmica

Drogas microtubulares

A propriedade de instabilidade dinmica dos microtbulos crtica na remodelao do citoesqueleto que ocorre durante a mitose.

Por causa deste papel central dos microtbulos, drogas que afectem a montagem dos microtbulos so importantes ferramentas experimentais com aplicaes ao nvel do tratamento do cancro.

Entre estas drogas podemos encontrar: Colquicina e colcemida ligam-se tubulina e inibem a

polimerizao dos microtbulos bloqueia a mitose. Vimblastina inibem selectivamente clulas com

elevadas taxas de diviso (agente anticancergeno). Taxol estabiliza os microtbulos em vez de inibir a sua

montagem. Esta estabilizao tambm bloqueia a diviso celular (agente anticancergeno).

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Montagem dos microtbulos

Todos os microtbulos so nucleados a partir de estruturas conhecidas como centroscomo centros organizadores de microtbulos (MTOCs).

Na maior parte dos casos o terminal (-) permanece ancorado no MTOCs.

Nas clulas animais no mitticas (interfsicas) omitticas (interfsicas) o MTOC conhecido como centrossoma e encontra-se localizado junto ao ncleo.

Montagem dos microtbulos

Durante a mitose, os microtbulos afastam-se dos centrossomas (duplicados) para formar o(duplicados) para formar o fuso acromtico, que responsvel pela separao e distribuio dos cromossomas pelas clulas filhas.

As clulas vegetais no apresentam centrossomas;

fos microtbulos afastam-se a partir do ncleo.

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Montagem dos microtbulos O centrossoma o local de

iniciao da montagem de microtbulos, que crescem, num conjunto radial com os terminais (+)conjunto radial com os terminais ( ) orientados para a periferia da clulas.

A iniciao do crescimento dos microtbulos nos centrossomas estabelece a polaridade dos microtbulos na clula.

Em clulas animais, os centrossoma consiste num par decentrossoma consiste num par de centrolos cilindricos (orientados perpendicularmente um ao outro) rodeados por material aparentemente amorfo material pericentriolar.

Centrolos Os centrolos so estruturas

cilndricas altamente organizadas e estveis que so compostas por 9

j t d t i l t dconjuntos de tripletos de microtbulos.

No so os centrolos que iniciam a nucleao dos microtbulos mas factores do material pericentriolar.

Um componente importante o complexo em anel de -tubulina.tubulina.

Este complexo proteico consiste em mltiplas cpias de -tubulina, associada com outras protenas.

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Montagem dos microtbulos O complexo de -tubulina

funciona como um molde para ligar dmeros de tubulina para a formao de um novo microtbulo a taxa demicrotbulo a taxa de crescimento neste ponto muito rpida.

Depois de montados, os microtbulos podem ser libertados deste centro e organizar-se noutros locais da clula.

As clulas podem iniciar microtbulos na ausncia do

tcentrossoma, uma vez que a -tubulina tambm encontrada no citosol.

Nas clulas vegetais a -tubulina encontra-se concentrada na periferia do ncleo.

Organizao dos microtbulos nas clulas

Devido sua instabilidade inerente, microtbulos no modificados seriam frequentemente desmontados nas clulas.

Contudo, a estabilidade dos microtbulos modulada quer por extensas modificaes ps-traducionais da tubulina quer por interaces dos microtbulos com protenas associadas com os microtbulos (MAPs).

As modificaes ps-traducionais incluem fosforilao, acetilao, remoo de tirosinas no terminal-C ou adio de mltiplas glutaminas e glicinas estas modificaes p g g afectam directamente o comportamento dos microtbulos ou fornecem locais de ligao de MAPs especficas.

A actividade de muitas MAPs regulada por fosforilao, o que permite clula controlar a estabilidade dos microtbulos.

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Organizao dos microtbulos nas clulas

Tal como nos microfilamentos, algumas das MAPs estabilizam os microtbulos atravs da adio de um capuz nos terminais (+) e (-), enquanto outras actuam na desmontagem dos microtbulos, quer por corte (catanina) quer por aumento da taxa de despolimerizao da tubulina (Op18).q p p ( p )

Outras MAPs so protenas de deteco dos terminais (+), que se ligam GTP-tubulina e guiam microtbulos em crescimento para localizaes celulares especficas.

Organizao dos microtbulos nas clulas

A estrutura das MAP estabilizadoras consiste em dois domnios domnio bsico de ligao ao microtbulo e domnio com projeco acdica.p j

Este brao pode ligar-se s membranas, filamentos intermdios ou outros microtbulos, e o seu comprimento determina quo espaados se encontram os microtbulos.

O domnio de ligao ao microtbulo contm algumas repeties de uma sequncia conservada, carregada positivamente e composta por 4 a.a. que se ligam ao terminal-C carregadose ligam ao terminal-C carregado negativamente da tubulina.

Este ligao neutraliza a repulso de cargas entre subunidades de tubulinasnum microtbulo estabilizao do polmero.

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Motores dos microtbulos e movimento

Tal como nos filamentos de actina os movimentos celulares atravs dos microtbulos efectuam-se por: Polimerizao e despolimerizao dos microtbulos

Aco de protenas motoras que usam a energia da hidrlise do ATP para produzir fora e movimento.

Os membros de 2 grandes famlias de protenas cinesnas e dinenas so responsveis pelos movimentos motores em que os microtbulosmovimentos motores em que os microtbulos participam.

Cinesina A cinesina I estruturalmente

similar miosina. uma molcula com 380kd que

apresenta 2 cadeias pesadas e 2apresenta 2 cadeias pesadas e 2 cadeias leves.

As cadeias pesadas apresentam regies longas em -helicoidaisque se entrelaam entre si para formar uma estrutura enrolada.

Os domnios da cabea globular do terminal N das cadeiasdo terminal-N das cadeias pesadas so o motor da molcula.

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Cinesina Este domnio liga-se quer aos

microtbulos quer a ATP, cuja hidrlise fornece a energia necessria ao movimento.

A cauda da cinesina consiste em duas cadeias leves em associao com o terminal-C dos domnios das cadeias pesadas responsvel pela ligao a outros componentes celulares que so transportados atravs dos microtbulos por aco dos motores de cinesinade cinesina.

A cinesina move-se no sentido do terminal (+).

Cinesina movimento ao longo do microtbulo

Cada uma das cabeas globulares de cinesina est ligada ao ADP.

A ligao de uma cabea subunidade de -tubulina induz a remoo de ADP e uma ligao muito forte da cabea ao microtbulo.

A cabea da frente liga-se de seguida ao ATP mudana conformacional na regio de ligao entre as duas cabeas que faz com que a cabea de trs passe para a parte da frente.

A nova cabea dianteira liga-se aos microtbulos e liberta o ADP, o que faz com que a nova cabea trasiera hidrolisecom que a nova cabea trasiera hidrolise o ATP em ADP e Pi.

O Pi libertado, e a cabea traseira pode dissociar-se do microtbulo e o ciclo repetir-se.

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Dinenas A dinena citoplasmtica uma

molcula extremamente grande (at 2000 kd) que consiste em 2 a 3 cadeias pesadas complexadas com um nmerocomplexadas com um nmero varivel de cadeias leves e intermdias.

As cadeias pesadas formam os domnios globulares que ligam ATP e que funcionam como motores.

A parte basal da molcula id l l d litida como o local de ligao a

estruturas subcelulares, como organelos e vesculas.

As dinenas movem-se no sentido do terminal (-).

Dinenas modo de funcionamento Uma nica cadeia pesada de

dinena consiste num caule e numa cabea redonda onde ocorre actividade de ATPase e de onde sai uma haste.

No final de cada haste encontra-se o local de ligao aos microtbulos.

A aco da dinena envolve a rotao da cabea redonda.

Contrariamente cinesina a dinena no consegue mediar odinena no consegue mediar o transporte de carga por ela prpria necessita de dinactina, um complexo proteico de grandes dimenses que tambm regula a actividade da dinena.

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Transporte de carga e organizao intracelular

Uma vez que os microtbulos esto orientados com o terminal (-) ancorado no centrossoma e os terminais (+) se estendem at periferia celular, as cinesinas e as dinenas transportam carga em direces opostas nodinenas transportam carga em direces opostas no citoplasma.

A seleco da carga pode ser muito especfica: Exemplo: Cinesina II transporte mRNAs seleccionado para o

crtex celular.

Transporte de carga e organizao intracelular Para alm do transporte de vesculas nas vias secretoras e

endocticas, os microtbulos e protenas motoras associadas posicionam organelos envoltos por membranas (RE, Complexo de Golgi, lisossomas e mitocndrias) na clula. g , ) Exemplo: A cinesina I empurra o RE ao longo dos microtbulos na direco do

terminal (+), em direco periferia da clula.

Similarmente, a cinesina tem um papel fundamental no posicionamento dos lisossomas longe do centro da clula.

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Transporte de carga e organizao intracelular No sentido inverso, a dinena conhecida pelo papel fundamental que

desempenha no posicionamento do Complexo de Golgi que se encontra localizado no centro da clula perto do centrossoma. Al l d i d ti t b t i d Alguns organelos da via endoctica tambm esto associados com a dinena-dinactina, incluindo os endossomas.

Clios e flagelos

Os clios e os flagelos so projeces baseadas em microtbulos da membrana plasmtica responsveis pelo p p pmovimento de uma variedade clulas eucariticas.

A estrutura fundamental dos clios e flagelos o axonemaque composto por microtbulos e protenas associadas.

Os microtbulos esto arranjados num padroarranjados num padro caracterstico 9 +2 par central de microtbulos rodeado por 9 dupletos de microtbulos externos.

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Clios e flagelos

Os dois microtbulos fundidos de cada dupleto externo so distintos: tbulo A com um microtbulo completo (13 protofilamentos); tbulo B com um microtbulo i l t (10 11 t fil t )incompleto (10-11 protofilamentos).

Clios e flagelos Os dupletos externos esto ligados ao par central por raios e entre

si por uma protena nexina. Adicionalmente, existem 2 braos de dinena ligados a cada tbulo A motor da actividade que medeia o movimento dos clios e oto da act dade que ede a o o e to dos c os eflagelos.