Citoesqueleto e movimento celular

Transcrição

1 Citoesqueleto e movimento celular Prof. Dr. Vinicius Farias Campos GBIOTEC - PPGB [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

8 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.

9 Filamentos de actina Células de rim de ratos PtK2 line

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

11 Microfilamentos em microvilosidades

12 Microfilamentos em protusões temporárias

13 Microfilamentos na contração muscular

14 Microfilamentos na citocinese Anel contráctil de actina e miosina

15 Microtúbulos (MT)

16 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.

17 Microtúbulos (MT) shows the microtubules in longitudinal sample

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

19 Microtúbulos - imunofluorescência

20 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

21 Polimerização

22 Microtúbulos (MT) Nas células em interfase os microtúbulos 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.

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

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

25 Microtúbulos nos neurônios - imunofluorescência

26 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 (+).

27 MT proteínas motoras

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

29 MT proteínas motoras

30 MT proteínas motoras 1. Organelas movem-se pelos microtúbulos 2. ER e Golgi são posicionado pelos microtúbulos

31 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

32 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

33 Cílios

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

35 Dineína gera movimento dos cilios e flagelos

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

37 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

38 Microtúbulos - imunofluorescência

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

40 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

41 Filamentos Intermediários

42 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.

43 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

44 Vimetina em células HeLa (verde) - imunofluorescência

45 2. Monômeros de FI

46 2. Versatilidade FI

47 Vídeo

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

49 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

50 Ação de drogas no citoesqueleto Iwamoto, Biol. Pharm. Bull. 36(5) (2013)

51 Identificação de tumores através Biópsias de tumores do citoesqueleto Imunocitoquímica para identificar proteínas específicas dos filamentos intermediários Identificação da origem do tumor (tipo celular) Auxílio no direcionamento do tratamento

52 Fim!!! Obrigado pela atenção!!! Vinicius Farias Campos