CITOESQUELETO: Microfilamentos y filamentos intermedios

Dra. Elena Alvarado León Dpto. de Morfología Humana Fac. Medicina - UNT

CITOESQUELETO CELULAR Características -Formado por una red compleja de filamentos de proteínas.

-Proporciona un marco estructural a la célula -Determina el tamaño y forma de la célula, así como la organización general del citoplasma. -Estructura dinámica que regula los movimientos celulares y la distribución y movimientos de los orgánulos y otras estructuras citoplasmáticas.

-Compuesto por tres tipos principales de filamentos protéicos: Filamentos de actina (microfilamentos) 7 nm Filamentos Intermedios 10 nm Microtúbulos 25 nm Se encuentran unidos a la membrana plasmática, a los orgánulos y entre sí mediante proteínas adaptadoras.

¿Cuál es su función? •Proporcionar el soporte estructural para la membrana plasmática y los orgánulos celulares •Proporcionar el medio para el movimiento intracelular de organelas y otros componentes del citosol

•Proporcionar el soporte para las estructuras celulares móviles especializadas, como cilios y flagelos, responsables de la propiedad contráctil de las células en tejidos especializados como el músculo

7 nm

Microfilamentos: Estructura

Microfilamentos: Recambio molecular in vitro

Microfilamentos: Recambio molecular in vitro

“Treadmilling”

¿CÓMO SE INICIA IN VIVO LA FORMACION DE LOS MICROFILAMENTOS?

Microfilamentos: Recambio molecular in vivo

Microfilamentos: Recambio molecular in vivo

ADF/Cofilina (C)

Microfilamentos: Recambio molecular in vivo

Microfilamentos: Recambio molecular in vivo

Microfilamentos: Recambio molecular in vivo

Cell crawling

Microfilamentos: Haces y redes de actina

Haces y redes de actina 14 nm

40 nm

Filamina (280 kd)

Fimbrina (68 kd)

-actinina (102 kd)

Redes de actina: Unión a la membrana plasmática

Dominio de unión a actina Cadena Cadena Dominio de unión a

Ca 2+

Espectrina (240kd y 220 kd)

Haces de actina: Unión a la membrana plasmática

Microfilamentos

Haces de actina: Unión a la membrana plasmática

-actinina Filamento de actina Vinculina

Talina

Membrana plasmática

Integrina

Matriz extracelular

MICROVELLOSIDADES

Haces y redes de actina: Protusiones temporales

ESTRUCTURA Y ORGANIZACION DE LOS MICROFILAMENTOS - Ensamblado y desensamblado de los microfilamentos: Se forman por polimerización (cabeza-cola) de actina G formando una hélice de doble cadena. Diversas proteínas que interaccionan con la actina regulan el ensamblado y desensamblado de microfilamentos en la célula. - Organización de los microfilamentos: Los filamentos de actina son entrecruzados por proteínas de unión a actina formando haces o redes 3D. - Asociación de microfilamentos con la membrana plasmática: La membrana en su parte interna está cubierta por una red de filamentos de actina y otras proteínas del citoesqueleto que determinan la forma de la célula. Los haces de actina se unen a la membrana en regiones de contacto intercelular o de adhesión a sustratos. - Protuberancias de la membrana plasmática: Los microfilamentos soportan las protuberancias permamentes (ej. microvilli) o transitorias (ej., en fagocitosis, gemación, locomoción).

PROTEINAS MOTORAS DE MICROFILAMENTOS: LAS MIOSINAS

LA MIOSINA II EN LA CONTRACCION MUSCULAR

Miosina II en otras células

CITOCINESIS Anillo contractil (Actina y miosina II)

Miosinas no convencionales Miosina V Miosina I

ACTINA, miosina y movimiento celular - CONTRACCION MUSCULAR: En las células musculares, la Miosina II es una proteína motora que utiliza ATP para generar fuerzas mecánicas y movimiento. La contracción muscular resulta del deslizamiento en direcciones opuestas de los microfilamentos y filamentos de miosina. - ENSAMBLADOS CONTRACTILES DE ACTINA Y MIOSINA II EN CELULAS NO MUSCULARES: Son responsables de diversos movimientos celulares (ej, citocinesis). - MIOSINAS NO CONVENCIONALES: No actúan en procesos de contracción. Sirven para transportar vesículas de membrana u orgánulos a lo largo de microfilamentos y generar corrientes citoplasmáticas (ej., miosina I, miosina V). - "GATEO CELULAR" (cell crawling): Proceso complejo en el que se forman extensiones de la membrana plasmática mediante polimerización de microfilamentos en el borde de avance de la célula. Estas extensiones se unen después al sustrato y el borde posterior se retrae sobre el cuerpo celular. En ambos procesos parecen estar implicados motores tipo miosina.

25 nm

7 nm

FILAMENTOS INTERMEDIOS

25µm

25nm

25µm

10 nm

25nm

25nm

25µm

ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS DE LOS FILAMENTOS INTERMEDIOS

(310-350 aa)

ESTRUCTURA DE LOS FILAMENTOS INTERMEDIOS

LOS FILAMENTOS INTERMEDIOS EN LAS INTERACCIONES CELULA-CELULA Y CÉLULA-MATRIZ EXTRACELULAR

FILAMENTOS INTERMEDIOS - COMPOSICION: Son polímeros de más de 50 proteínas diferentes y característicos de tipos celulares. Parecen proporcionar soporte mecánico a células y tejidos y no están implicados en el movimiento celular. - ENSAMBLADO: Los filamentos intermedios se forman a partir de dímeros de 2 polipéptidos que forman un helicoide enrollado. Estos se agrupan a su vez en tetrámeros antiparalelos y en protofilamentos. La agrupación de 8 protofilamentos forma un filamento intermedio de 10 nm, con una estructura similar a la de una cuerda. - ORGANIZACION INTRACELULAR: Con cierta frecuencia (aunque no siempre) tienen una distribución coincidente con la de los microtúbulos. Forman una red que se extiende desde la zona nuclear hasta la membrana plasmática. En celulas epiteliales, se unen a la membrana en regiones especializadas de contacto (desmosomas y hemidesmosomas). Juegan tambien papeles especializados en celulas nerviosas y musculares. Las láminas nucleares están también formadas por

filamentos intermedios.