Citoesqueleto y Motilidad celular

Mg.Vania Mallqui Brito

Generalidades-Esqueleto de un vertebrado.

-Elementos endurecidos que sostienen tejidos blandos del cuerpo, función clave en movimientos corporales.

-Propio células eucarióticas

-Estructura supramolecular “red tridimencional”

-Define forma “arquitectura” celular.

-Movimiento y transporte intracelular (proteínas motoras)

-Media procesos de endocitosis y exocitosis

-Participación activa mitosis y procesos modulación de receptores de superficie (define conformación y función receptores)

-Crea compartimientos

-La idea que célula es amorfa y gelatinosa es errónea

-Matriz fibrosa de proteínas se extiende por citoplasma entre el núcleo y cara interna de la membrana plasmática, ayudando a definir forma de la célula e interviene en locomoción y división celular. “citomusculatura”.

-La célula eucariota organiza movimientos directos: migrar, alimentarse, dividirse y dirigir coordinadamente el transporte materiales intracelulares.

-Este movimiento está asociado “disipación Eº”, a través microtúbulos y filamentos actina, convierte Eº derivada ATP en movimiento dirigido.

-Otro movimiento direccionado y que consume ATP está mediado por ensamblaje polarizado de polímeros (actina)

- Componentes citoesqueleto:

1. Microtúbulos (largos, huecos y sin ramificaciones)

2. Microfilamentos (sólidas, delgadas, formando red)

3. Filamentos intermedios (resistentes, exclusivo eucariotas )

*Sistemas primarios fibras- Poliméros subunidades proteicas unidos enlaces no covalentes

- Cada filamentos características y propiedades definidas.

- Se sabe en actualidad ciertos procariontes contienen proteínas similares a tubulina y actina, se presume que las células eucariotas tienen sus raíces evolutivas en estas células procariotas (microtúbulos y microfilamentos)

•Citoesqueleto complejo sistema tridimensional de fibras proteínicas que intervienen en movilidad y forma célula

•Microtúbulos y microfilamentos polimerizan y despolimerizan de acuerdo a diferentes condiciones.

•Desplazamiento organelos y partículas se da a través motores moleculares presentes citoesqueleto.

•Cilios y flagelos difieren número, tamaño y movimiento.

Funciones citoesqueleto

1. Estructura y soporte, andamio dinámico, puede determinar forma célula y resistir fuerzas que tienden a deformarla.

2. Posición de los organelos (marco interno)

3. Transporte intracelular, (mRNA a ciertas partes de la célula, transporte de neurotransmisores)

4. Generador de fuerza, unicelulares “arrastramiento” multicelulares (espermatozoide, leucocitos, fibroblastos)

5. División celular componente esencial, (cromosomas, mitosis, meiosis, citocinesis)

Citoesqueleto está compuesto por sistema primario de fibras asociados a PROTEINAS ACCESORIAS, se clasifican en:

1. P. Reguladoras

2. P. Ligadoras

3. P. Motoras

A. Cel epitelial. B. célula nerviosa C. cel en división

Funciones citoesqueleto

Microtúbulos-Estructuras tubulares y huecas, forman parte huso mitótico, centro cilios y flagelos.

-Diámetro 25 nm, pared con grosor 4 nm.

- Pared compuesta proteínas globulares “protofilamentos”, dispuestas en hileras unidos por enlace no covalente.

-Se ensamblan subunidades tubulina alfa y beta (dímeros) Aprox. 55 KD (GTP)

Polimerización de la tubulina a partir de tubulinas alfa y beta

-Microtúbulos manifiestan polaridad, un extremo tiende a la polimerización o despolimerización a mayor velocidad (extremo +) y en el otro extremo ocurre lo mismo pero a menor velocidad (extremo).-“Extremo más” termina con subunidad beta; el extremo contrario “Extremo menos” termina con subunidades alfa (todos poseen la misma polaridad por lo que participa en el crecimiento de esta estructura y actividades dirigidas)-Dependen interacción filamentos actina y la proteína motora miosina, ATP asa que acopla hidrólisis de ATP.

Extremos + y - de un microtúbulo

-Proteínas relacionadas con los microtúbulos (MAPs) estabilizan microtúbulos y promover su ensamble.

-Actividad MAP se controla por cinasas y fosfatasas, se cree que un nivel muy alto de fosforilación de una de las MAP (tau) participa en procesos degenerativos (enfermedad de Alzheimer).

-Resisten fuerzas que puedan comprimir fibras.

-Transporte axónico.

-Microtúbulos son similares sin embargo presentan diferencias marcadas en estabilidad. Ej. Del huso mitótico son muy lábiles que de las neuronas, cilios y flagelos son muy estables.

-Proteínas motoras convierten Eº química (ATP) en Eº mecánica, pueden agruparse en 3 familias: cinesinas, dineínas y miosinas.

-Cinesinas y dineínas: microtúbulos

- miosina: microfilamentos

MAP por su localización se clasifican en:

1.         Citoplasmáticos (célula en interfase)2.        Mitóticos (fibra del huso)3.        Ciliares (en el eje de los cilios)4.        Centriolares (en cuerpos basales y centríolos)

Cinesinas

-1985 Ronald Vale y col. Aislaron proteína motora de los axones del calamar gigante y denomino cinesinas.

-Tetrámero 2 cadenas ligeras y pesadas.

-2 cabezas globulares “máquinas”, hidrolizan ATP . Cuello, tallo y cola. Mecanismo “mano sobre mano”

-Interactúan las 2 cabezas.Dineína citoplasmática-1963 se descubrió la proteína motora de cilios y flagelos llamaron “dineína”.Presente en el reino animal.-PM 15 millones daltones, 2 cadenas pesadas, varias intermedias y ligeras (10 veces más grande cinesina)-La cabeza actúa como máquina generadora de fuerza.

Motilidad: Cilios y flagelos-Proyecciones del citoesqueleto que sobresalen la membrana plasmática.-Organelos móviles muy diferentes de procariontes.-Cilios y flagelos son la misma estructura, se emplea para diferenciar tipo de célula del que se proyecta y tipo movimiento.- Cilios se encuentra en grandes cantidades y actividad coordinada, epitelio vías respiratorias, ej. barren fluidos sobre células estacionarias en el epitelio de la tráquea y tubos del oviducto femenino (trompas de Falopio).-Los flagelos importantes movimiento celular, más largos que cilios estructuras internas de microtúbulos son similares.

-Centro cilio Axonema, conjunto de microtúbulos recorre longitudinal por todo organelo, estructura 9 microtúbulos dobles periféricos que rodean 1 par central disposición “9 + 2”.

-Túbulos centrales están encerrados por proyecciones “vaina central” se conenctan con tubulos A de las parejas perifericas por “rayos radiales”.

-Las parejas conectadas entre si por “nexina” proteína elástica

- La movilidad del axonema se produce por el deslizamiento de unos dobletes periféricos respecto a otros, siendo la DINEINA ciliar (ATPasica), proteína responsable de este proceso, sus funciones son:

*Mantener unidos microtúbulos

*Generar la fuerza que permite el movimiento

*Regular interacción de los componentes axonema.

-Se considera que los cilios se mueven 10 a 40 veces por segundo, queda claro que este movimiento tiene una regulación precisa.

-Empieza con la regulación “brazo de dineina”.

-El par central rota mientras el cilio o flagelo se mueve, con adición de grupos fosfatos.

Movimiento organelos internos-MAP son motores proteicos ligan dos moléculas y usa ATP , provocan desplazamiento de una molécula con respecto a la otra.-Proteínas un extremo motor que unen al citoesqueleto (microtúbulos y actina) y por el extremo ligante se une a diferentes estructuras moleculares, ej. organelas, vesículas u otras proteínas del citoesqueleto.    *Miosina se une a actina *Quinesina se une a microtúbulos     *Dineína se une a microtúbulos

Movimiento de proteínas motoras sobre los microtúbulos

Disposición de los microtúbulos en el axón de una neurona

-Transporte anterógrado, del cuerpo celular a la terminal sináptica

-Transporte retrógrado, de la terminal al cuerpo celular. (Transportan neurotransmisores).

Filamentos Intermedios (FI)-Sólidos, ramificados y poco solubles, diámetro aprox. 10 nm

-Presentes en células animales.

-Fibras muy fuertes fuerza mecánica a células sometidas a tensión física, como neuronas, células musculares y epiteliales que recubren cavidades cuerpo.

-FI no presentan extremo + y extremo -

-4 protofibrillas conforman un FI.

-Son apolares.

-Presenta proteínas asociadas a los filamentos intermedios (IFAPs)

-Mayoría cel. Adultas un solo tipo FI, patrón distribución puede ayudar al Dx. Oncológico.

Estructura de los filamentos

intermedios

Clasificación proteínas de FI

Microfilamentos con marcador fluorescente

Microfilamentos

- Finas fibras de proteínas 8 nm de diámetro.

-Compuestos proteína contráctil actina, proteína celular más abundante.

-Actina + Miosina = contracción muscular

- Realiza movimientos celulares, desplazamiento, contracción y citocinesis.

-En presencia de ATP los monómeros de actina se polimerizan, forma filamento helicoidal flexible

-Filamento de actina o “actina- F” son sinónimos

Polimerización y despolimerización de los filamentos de actina

-Antes de incorporarse como microfilalmento, un monómero de actina se une con un ATP, por ATPasa.-La célula mantiene equilibrio entre las formas monoméricas y poliméricas de actina.-Miosina “motores” del filamento actina, se mueven al extremo positivo de un filamento actina (excepto 2 miosinas no convencionales se mueven en sentido contrario). Se dividen en: miosinas convencionales (tipo II) y

no convencionales I, III a XVIII.

-Toda miosina, dominio motor “cabeza” se une filamento actina y al ATP, hidroliza e impulsa el motor de miosina.

-Dominios cola son muy diversos.

Distribución celular1. Filamentos Transcelulares 2. Filamentos Corticales (debajo de la MP)

En células epiteliales, filamentos transcelulares transportan organoides, asociados a miosina I.En células tejido conectivo los filamentos de actina transcelulares se llaman fibras tensoras asociadas a miosina II.Los filamentos de actina rol principal en la motilidad celular, decisiva en el desarrollo embrionario. En células musculares los filamentos de actina no se acortan ni se alargan.La droga citocalasina B provoca la despolimerización de los filamentos de actina, debido a que se une a sus dos extremos y bloquea su crecimiento.

PROPIEDADES FIBRAS CITOESQUELETO

Distribución de los componentes del citoesqueleto en la célula

1. Filamentos intermedios unidos a desmosomas

2. Microtúbulos partiendo del centrosoma

3. Microfilamentos en el polo apical de la célula-(actina en microvellosidades).