As células eucarióticas contêm três tipos principais de filamentos do citoesqueleto: microfilamentos, microtúbulos e filamentos intermediários. Nos neurônios, os filamentos intermediários são conhecidos como neurofilamentos. Cada tipo é formado pela polimerização de um tipo distinto de subunidade de proteína e tem sua própria forma e distribuição intracelular características. Os microfilamentos são polímeros da proteína actina e têm 7 nm de diâmetro. Os microtúbulos são compostos de tubulina e têm 25 nm de diâmetro. Os filamentos intermediários são compostos por várias proteínas, dependendo do tipo de célula em que se encontram; eles têm normalmente 8-12 nm de diâmetro. O citoesqueleto fornece estrutura e forma à célula e, ao excluir macromoléculas de parte do citosol, aumenta o nível de aglomeração macromolecular neste compartimento. Os elementos do citoesqueleto interagem extensa e intimamente com as membranas celulares.
A pesquisa em doenças neurodegenerativas, como doença de Parkinson, doença de Alzheimer, doença de Huntington e esclerose lateral amiotrófica (ELA) indicam que o citoesqueleto afetados por essas doenças. A doença de Parkinson é marcada pela degradação dos neurônios, resultando em tremores, rigidez e outros sintomas não motores. A pesquisa mostrou que a montagem e a estabilidade dos microtúbulos no citoesqueleto estão comprometidas, fazendo com que os neurônios se degradem com o tempo. Na doença de Alzheimer, as proteínas tau que estabilizam o mau funcionamento dos microtúbulos na progressão da doença causando a patologia do citoesqueleto. O excesso de glutamina na proteína de Huntington envolvida na ligação de vesículas ao citoesqueleto também é proposto como um fator no desenvolvimento de Huntington. s Doença. A esclerose lateral amiotrófica resulta em uma perda de movimento causada pela degradação dos neurônios motores e também envolve defeitos do citoesqueleto.
Proteínas acessórias, incluindo proteínas motoras, regulam e ligam os filamentos a outros compostos celulares e entre si e são essenciais para a montagem controlada dos filamentos do citoesqueleto em locais específicos.
Uma série de drogas do citoesqueleto de pequenas moléculas foram descobertas que interagem com a actina e os microtúbulos. Esses compostos provaram ser úteis no estudo do citoesqueleto e vários têm aplicações clínicas.
MicrofilamentsEdit
Microfilamentos, também conhecidos como filamentos de actina, são compostos de polímeros lineares de proteínas G-actina e geram força quando a extremidade crescente (positiva) do filamento empurra uma barreira, como a membrana celular. Eles também atuam como rastros para o movimento das moléculas de miosina que se fixam no microfilamento e “caminham” ao longo deles. Em geral, o principal componente ou proteína dos microfilamentos é a actina. O monômero G-actina se combina para formar um polímero que continua a formar o microfilamento (filamento de actina). Essas subunidades então se agrupam em duas cadeias que se entrelaçam nas chamadas cadeias de F-actina. A movimentação da miosina ao longo dos filamentos de F-actina gera forças contráteis nas chamadas fibras de actomiosina, tanto nos músculos quanto na maioria dos tipos de células não musculares. As estruturas de actina são controladas pela família Rho de pequenas proteínas de ligação ao GTP, como a própria Rho para filamentos de ato-miosina contráteis (“fibras de estresse”), Rac para lamelipódios e Cdc42 para filopódios.
As funções incluem:
- Contração muscular
- Movimento celular
- Transporte / tráfego intracelular
- Manutenção da forma das células eucarióticas
- Citocinese
- Fluxo citoplasmático
Editar filamentos intermediários
Os filamentos intermediários fazem parte do citoesqueleto de muitas células eucarióticas. Esses filamentos, com média de 10 nanômetros de diâmetro, são mais estáveis (fortemente ligados) do que os microfilamentos, e constituintes heterogêneos do citoesqueleto. Como os filamentos de actina, eles funcionam na manutenção da forma celular ao suportar a tensão (os microtúbulos, ao contrário, resistem à compressão, mas também podem suportar a tensão durante a mitose e durante o posicionamento do centrossoma). Filamentos intermediários organizam a estrutura tridimensional interna da célula, ancorando organelas e servindo como componentes estruturais da lâmina nuclear. Eles também participam de algumas junções célula-célula e célula-matriz. A lâmina nuclear existe em todos os animais e todos os tecidos.Alguns animais, como a mosca da fruta, não possuem filamentos intermediários citoplasmáticos. Naqueles animais que expressam filamentos intermediários citoplasmáticos, estes são específicos do tecido. Filamentos intermediários de queratina em células epiteliais fornecem proteção para diferentes tensões mecânicas que a pele pode suportar. Eles também fornecem proteção aos órgãos contra estresses metabólicos, oxidativos e químicos. O fortalecimento das células epiteliais com esses filamentos intermediários pode prevenir o início da apoptose ou morte celular, reduzindo a probabilidade de estresse.
Os filamentos intermediários são mais comumente conhecidos como sistema de suporte ou “andaime” para a célula e núcleo, ao mesmo tempo que desempenha um papel em algumas funções celulares. Em combinação com proteínas e desmossomos, os filamentos intermediários formam conexões célula-célula e ancoram as junções célula-matriz que são usadas na mensagem entre as células, bem como nas funções vitais da célula. as conexões permitem que a célula se comunique através do desmossomo de várias células para ajustar as estruturas do tecido com base em sinais do ambiente das células. Mutações nas proteínas IF mostraram causar problemas médicos graves, como envelhecimento prematuro, mutações de desmina comprometendo órgãos, Alexander Doença e distrofia muscular.
Diferentes filamentos intermediários são:
- feitos de vimentinas. Filamentos intermediários de vimentina a re em geral presente em células mesenquimais.
- feito de queratina. A queratina está presente em geral nas células epiteliais.
- neurofilamentos das células neurais.
- feito de lamina, dando suporte estrutural ao envelope nuclear.
- feito de desmina. , desempenham um papel importante no suporte estrutural e mecânico das células musculares.
MicrotubulesEdit
Microtúbulos são cilindros ocos com cerca de 23 nm de diâmetro (diâmetro do lúmen de aproximadamente 15 nm), mais comumente compreendendo 13 protofilamentos que, por sua vez, são polímeros de alfa e beta tubulina. Eles têm um comportamento muito dinâmico, ligando-se ao GTP para polimerização. Eles são comumente organizados pelo centrossoma.
Em nove conjuntos de trigêmeos (em forma de estrela), eles formam os centríolos, e em nove dupletos orientados sobre dois microtúbulos adicionais (em forma de roda), eles formam cílios e flagelos . A última formação é comumente referida como um arranjo “9 + 2”, em que cada dupleto é conectado a outro pela proteína dineína. Como flagelos e cílios são componentes estruturais da célula e são mantidos por microtúbulos, eles podem ser considerados parte do citoesqueleto. Existem dois tipos de cílios: cílios móveis e não móveis. Cílios são curtos e mais numerosos que os flagelos. Os cílios móveis têm um movimento rítmico de ondulação ou batimento em comparação com os cílios não móveis que recebem informações sensoriais para a célula; processamento de sinais de outras células ou dos fluidos ao seu redor. Além disso, os microtúbulos controlam o batimento (movimento) dos cílios e flagelos. Além disso, os braços de dineína ligados aos microtúbulos funcionam como motores moleculares. O movimento dos cílios e flagelos é criado pelos microtúbulos que deslizam um pelo outro, o que requer ATP. Eles desempenham papéis importantes no:
- transporte intracelular (associado a dineínas e cinesinas, eles transportam organelas como mitocôndrias ou vesículas).
-
Diagrama de seção transversal através do cílio, mostrando o “9 + 2 ”Arranjo de microtúbulos
o axonema dos cílios e flagelos.
- o fuso mitótico.
- síntese da parede celular nas plantas.
Além dos papéis descritos acima, Stuart Hameroff e Roger Penrose propuseram que os microtúbulos funcionassem na consciência.
ComparisonEdit
| Citoesqueleto tipo |
Diâmetro (nm) |
Estrutura | Exemplos de subunidades |
|---|---|---|---|
| Microfilamentos | 6 | Dupla hélice | Actin |
| Interm ediaam filamentos |
10 | Duas hélices / dímeros anti-paralelos, formando tetrâmeros |
|
| Microtúbulos | 23 | Protofilamentos, por sua vez consistindo de subunidades de tubulina em complexo com stathmin | α- e β-Tubulina |
SeptinsEdit
Septinas são um grupo de proteínas de ligação a GTP altamente conservadas encontradas em eucariotos.Diferentes septinas formam complexos de proteínas entre si. Estes podem ser montados em filamentos e anéis. Portanto, as septinas podem ser consideradas parte do citoesqueleto. A função das septinas nas células inclui servir como um local de fixação localizado para outras proteínas e prevenir a difusão de certas moléculas de um compartimento celular para outro. Em células de levedura, eles constroem um arcabouço para fornecer suporte estrutural durante a divisão celular e compartimentalizar partes da célula. Pesquisas recentes em células humanas sugerem que as septinas constroem gaiolas em torno de patógenos bacterianos, imobilizando os micróbios nocivos e evitando que invadam outras células.
SpectrinEdit
Spectrin é uma proteína do citoesqueleto que reveste o lado intracelular da membrana plasmática em células eucarióticas. A Spectrin forma arranjos pentagonais ou hexagonais, formando uma estrutura e desempenhando um papel importante na manutenção da integridade da membrana plasmática e da estrutura do citoesqueleto.
