Citoesqueleto e movimento celular

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1 Citoesqueleto e movimento celular Prof. Vinicius Farias Campos, BSc., MSc. [email protected]

2 Abordagens... O que é e qual é a constituição do citoesqueleto Quais funções o citoesqueleto desempenha na célula Tipos de Filamentos do citoesqueleto Aplicações Biotecnológicas

3 O que é o citoesqueleto? - é uma rede complexa de filamentos de proteínas que se estendem por todo citoplasma; - forma um arcabouço interno para o grande volume do citoplasma, sustentando-o da mesma forma que uma estrutura metálica sustenta um prédio; - é uma estrutura altamente dinâmica que se reorganiza rápida e continuamente; - presente em células eucarióticas

4 Composição Composto por 3 tipos de filamentos protéicos 1. Microfilamentos (filamentos de actina) 7 nm 2. Filamentos Intermediários 10 nm 3. Microtúbulos 25 nm Esses 3 tipos interagem entre si conferido estabilidade e dinâmica no citoesqueleto. Cada tipo de filamento é formado pela polimerização de monômeros específicos

5 Funções do citoesqueleto - Dar estrutura e forma a célula - permitir que a célula altere sua forma - permitir o movimento celular - fornece a maquinaria necessária para movimentos intracelulares - na divisão celular segregação dos cromossomos - na interação célula-célula - na interação célula-matriz extracelular

6 25 nm 7 nm 10 nm Microfilamentos Filamentos intermedios 25nm 25µm 25nm 25µm Microtúbulos 25nm 25µm

7 Microfilamentos Principal proteína: Actina Estrutura: Polímeros helicoidais, duas cadeias de actina (G-Actina + ATP + Mg e K = Polímero) Estruturas flexíveis, com diâmetro de 5 a 9 nm, Organizados na forma de feixes lineares, redes bidimensionais e géis tridimensionais.

8 Microfilamentos Filamentos de actina concentrados logo abaixo da membrana plasmática Endocitose, pinocitose, migração celular, contração muscular Sustenta as microvilosidades superfície celular Encontra-se nas junções celulares manter células unidas Associam-se com inúmeros complexos protéicos

9 Microfilamentos em microvilosidades

10 Microfilamentos em protusões temporárias

11 Microfilamentos na contração muscular

12 Microfilamentos na citocinese Anel contráctil de actina e miosina

13 Microtúbulos (MT) São polímeros rígidos formados por 13 protofilamentos de tubulina a e b, em forma de filamentos longos e ocos, com 25 nm de diâmetro e são muito mais rígidos do que os filamentos de actina.

14 Polimerização

15 Tubulina Tipos: a, b e g Altamente conservadas Possuem aprox. 450 aa (50 kda) São originados por 5 genes de uma família que tem 5 isoformas.

16 Microtúbulos (MT) Nas células em interfase, partem do centrossoma, onde se encontram os centríolos e uma reserva de tubulina. A polimerização dos dímeros de tubulina possibilita o alongamento do microtúbulo e a despolimerização seu encurtamento. O sentido da polimerização da tubulina vai conferir uma polaridade ao microtúbulo: uma extremidade + (positiva) onde continua a polimerização e outra (-) negativa.

17 Polarização 1. Microtubulos organizam o interior da célula 2. A maioria das células diferenciadas são polarizadas

18 Polarização 1. Microtubulos são responsáveis pelo movimento de organelas, vesículas, proteínas

19 Microtúbulos (MT) shows the microtubules in longitudinal sample

20 Microtúbulos (MT) MET mostrando a distribuição de microtúbulos em células

21 Funções dos Microtúbulos Transporte (vesículas, organelas, cromossomos, etc) Formação do fuso mitótico Arquitetura celular (junto com FI e Microfilamentos) Movimento axonal Movimento de vesículas e organelas Movimento de cílios e Flagelos

22 MICROTUBULOS (organising centres and polarity) Basal body + Migrating cell MTOC Centrosome Centrioles Cillia or Flagella + + Neurones Spindle poles Mitotic spindle Dividing cell +

23 Microtúbulos Possuem polaridade - É essa polaridade que possibilita proteínas motoras trafegarem vesículas, organelas ou complexos protéicos associados aos microtúbulos num ou noutro sentido. DINEÍNA leva vesículas para o polo (-) CINESINA para o polo (+).

24 MT proteínas motoras

25 Transporte Pelos Microtúbulos DINEÍNA leva vesículas para o polo (-) CINESINA leva para o polo (+)

26 MT proteínas motoras

27 MT proteínas motoras 1. Organelas movem-se pelos microtúbulos 2. ER e Golgi são posicionado pelos microtúbulos 3. Cria diferenças locais necessários para a função celular

28 Microtúbulos Organizados Tipos Estruturas Localização Flagelos Cílios Centríolo Corpúsculo basal x9 3x9 Espermatozóides e em protozoários Células epiteliais do pulmão, deslocamento do óvulo Todas as células animais; região organizadora de microtúbulos Ancoragem e origem dos cílios

29 Cílios e Flagelos - Estruturas responsáveis pela motilidade celular - Constituídos por pequenos apêndices, especialmente diferenciados, que variam em número e tamanho. - Se são escassos e longos recebem o nome de flagelos, - Se numerosos e curtos são denominados cílios Cilios Células epiteliais do pulmão, deslocamento do óvulo, Flagelos Espermatozóides e em protozoários

30 Cílios

31 Cílios e Flagelos Desenho mostrando as diferenças de movimentos entre o cílios e o flagelo

32 Dineína gera movimento dos cilios e flagelos

33 Cilio Micrografia eletrônica de secções transversal e vertical de um cílio (arranjo em 9+2) corpúsculo basal

34 Centríolo - Estruturas cilíndricas, com 0,2 mm de largura e 0,4 mm de comprimento. - 9 grupos de três microtúbulos, fundidos em tripletes, formam a parede do centríolo e cada triplete se incline para dentro como as lâminas de uma turbina. Desenho esquemático do corpúsculo basal e Centríolo

35 Centríolo 1. É formado de um par e dispostos em em um ângulo reto 2. Formam o fuso mitótico para segregação dos cromossomos

36 Características comuns a microfilamentos e microtúbulos 1) Tanto os microfilamentos como os microtúbulos são constituidos por proteínas globulares 2) Em ambos casos, ~ 50% da proteína constituinte se encontra em forma solúvel os 50% restantes em forma de filamentos. 3) Formam estruturas MUITO DINÂMICAS, com um intercambio rápido de subunidades entre o "pool" solúvel e filamentoso. 4) Tanto os microfilamentos como os microtúbulos são estruturas "polarizadas (extremos distintos). 5) As estruturas formadas por microtúbulos e/ou microfilamentos, possuem a capacidade de transportar e gerar forças, sendo chamadas de citomusculatura

37 Vídeo

38 Filamentos Intermediários São polímeros constituídos de polipeptídios fibrosos. Diâmetro entre 8 e 12 nm Parte mais estável do Citoesqueleto Participam: estrutura, estabilidade, sustentação, resistência, interação celular.

39 Filamentos Intermediários Grupos heterogêneos (+50) de proteínas de FI Citoqueratina - células epiteliais, bexiga Vimentina Células de fibroblastos, leucócitos Neurofilamentos das células nervosas Lamina - forma a lâmina fibrosa que se estende sob o envelope nuclear

40 2. Monômeros de FI

41 2. Versatilidade FI

42 2. Formação dos FI monômero Dimero enovelado Tetramero antiparalelo dois tetrameros 8 protofilamentos

43 Como o citoesqueleto pode ser usado em biotecnologia? Alvo para drogas Alvo para detecção de câncer

44 Ação de drogas no citoesqueleto Cochicina, Colcemida e Nocadazol inibem a polimerização de MT inibindo a ligação nas extremidades + Vincristina e a vimblastina se agregam aos MT e levam a despolimerização dos MT Taxol - acelera a polimerização e estabiliza os microtúbulos, impedindo a despolimerização

45 Identificação de tumores através Biópsias de tumores do citoesqueleto Imunocitoquímica para identificar proteínas específicas dos filamentos intermediários Identificação da origem do tumor Auxílio no direcionamento do tratamento

46 Obrigado pela atenção!!! Vinicius Farias Campos