Características, funções, estrutura e componentes do citoesqueleto

O citoesqueleto é uma estrutura celular composta de filamentos. É disperso pelo citoplasma e sua função é principalmente suporte, para manter a arquitetura e a forma celular. Estruturalmente é composto de três tipos de fibras, classificadas de acordo com seu tamanho.

Estas são as fibras de actina, os filamentos intermediários e os microtúbulos. Cada um deles concede uma propriedade específica à rede. O interior celular é um ambiente onde ocorre deslocamento e trânsito de materiais. O citoesqueleto medeia esses movimentos intracelulares.

Por exemplo, organelas - como as mitocôndrias ou o aparelho de Golgi - são estáticas no ambiente celular; eles se movem usando o citoesqueleto como um caminho.

Embora o citoesqueleto predomine claramente em organismos eucarióticos, uma estrutura análoga foi relatada em procariotas.

Índice

• 1 características gerais
• 2 funções
  • 2.1 forma
  • 2.2 Movimento e junções celulares
• 3 Estrutura e componentes
  • 3.1 filamentos de actina
  • 3.2 Filamentos Intermediários
  • 3.3 Microtúbulos
• 4 Outras implicações do citoesqueleto
  • 4.1 Em bactérias
  • 4.2 No câncer
• 5 referências

Características gerais

O citoesqueleto é uma estrutura extremamente dinâmica que representa um "andaime molecular". Os três tipos de filamentos que o constituem são unidades repetitivas que podem formar estruturas muito diferentes, dependendo da maneira como essas unidades fundamentais são combinadas.

Se queremos criar uma analogia com o esqueleto humano, o citoesqueleto é equivalente ao sistema ósseo e, além disso, ao sistema muscular.

No entanto, eles não são idênticos a um osso porque os componentes podem ser montados e desintegrados, o que permite mudanças na forma e dá plasticidade à célula. Os componentes do citoesqueleto não são solúveis em detergentes.

Funções

Forma

Como o nome indica, a função "intuitiva" do citoesqueleto é fornecer estabilidade e forma à célula. Quando os filamentos são combinados nessa intrincada rede, ele dá à célula a propriedade de resistir à deformação.

Sem essa estrutura, a célula não seria capaz de manter uma forma específica. No entanto, é uma estrutura dinâmica (contrária ao esqueleto humano) que dá às células a propriedade de mudar de forma.

Movimento e junções celulares

Muitos dos componentes celulares estão ligados a essa rede de fibras dispersas no citoplasma, contribuindo para o arranjo espacial delas.

Uma célula não se parece com um caldo com elementos diferentes flutuando à deriva; nem é uma entidade estática. Pelo contrário, é uma matriz organizada com as organelas localizadas em zonas específicas, e esse processo ocorre graças ao citoesqueleto.

O citoesqueleto está envolvido no movimento. Isso acontece graças às proteínas do motor. Esses dois elementos combinam e permitem deslocamentos dentro da célula.

Também participa do processo de fagocitose (um processo no qual uma célula captura uma partícula do ambiente externo, que pode ou não ser comida).

O citoesqueleto permite conectar a célula com seu ambiente externo, fisicamente e bioquimicamente. Este papel de conector é o que permite a formação de tecidos e junções celulares.

Estrutura e componentes

O citoesqueleto é composto de três tipos diferentes de filamentos: actina, filamentos intermediários e microtúbulos.

Atualmente, um novo candidato é proposto como um quarto filamento do citoesqueleto: a septina. Em seguida, cada uma dessas partes é descrita em detalhes:

Filamentos de actina

Os filamentos de actina têm um diâmetro de 7 nm. Eles também são conhecidos como microfilamentos. Os monômeros que compõem os filamentos são partículas em forma de balão.

Embora sejam estruturas lineares, elas não têm uma forma de "barra": elas giram em seus eixos e lembram uma hélice. Eles estão ligados a uma série de proteínas específicas que regulam seu comportamento (organização, localização, comprimento). Existem mais de 150 proteínas capazes de interagir com a actina.

Os extremos podem ser diferenciados; um é chamado mais (+) e o outro menos (-). Por esses extremos, o filamento pode crescer ou ser encurtado. A polimerização é visivelmente mais rápida no extremo; para a polimerização ocorrer, o ATP é necessário.

A actina também pode ser um monômero e estar livre no citosol. Esses monômeros estão ligados a proteínas que impedem sua polimerização.

Funções dos filamentos de actina

Os filamentos de actina têm um papel relacionado ao movimento celular. Eles permitem que diferentes tipos de células, tanto organismos unicelulares quanto multicelulares (um exemplo são as células do sistema imunológico), se movam em seus ambientes.

A actina é bem conhecida por seu papel na contração muscular. Juntamente com a miosina, eles são agrupados em sarcômeros. Ambas as estruturas tornam este movimento dependente de ATP possível.

Filamentos intermediários

O diâmetro aproximado desses filamentos é de 10 μm; daí o nome "intermediário". Seu diâmetro é intermediário em relação aos outros dois componentes do citoesqueleto.

Cada filamento é estruturado da seguinte forma: uma cabeça em forma de balão no N-terminal e uma cauda com uma forma semelhante no carbono terminal. Essas extremidades são conectadas umas às outras por uma estrutura linear formada por hélices alfa.

Essas "cordas" têm cabeças globulares que têm a propriedade de enrolar com outros filamentos intermediários, criando elementos entrelaçados mais grossos.

Os filamentos intermediários estão localizados em todo o citoplasma da célula. Eles se estendem até a membrana e são frequentemente ligados a ela. Esses filamentos também são encontrados no núcleo, formando uma estrutura chamada "lâmina nuclear".

Este grupo é classificado em subgrupos de filamentos intermediários:

- filamentos de queratina.

- Filamentos de vimentina.

- Neurofilamentos

- Placas nucleares.

Função dos filamentos intermediários

Eles são elementos extremamente fortes e resistentes. De fato, se os compararmos com os outros dois filamentos (actina e microtúbulos), os filamentos intermediários ganham em estabilidade.

Graças a essa propriedade, sua principal função é mecânica, resistindo a mudanças celulares. Eles são abundantemente encontrados em tipos de células que experimentam estresse mecânico constante; por exemplo, em células nervosas, epiteliais e musculares.

Ao contrário dos outros dois componentes do citoesqueleto, os filamentos intermediários não podem ser montados e dispostos em suas extremidades polares.

São estruturas rígidas (para poder cumprir sua função: suporte celular e resposta mecânica ao estresse) e a montagem dos filamentos é um processo dependente da fosforilação.

Os filamentos intermediários formam estruturas chamadas desmossomos. Juntamente com uma série de proteínas (caderinas), esses complexos são criados que formam as ligações entre as células.

Microtúbulos

Os microtúbulos são elementos ocos. Eles são os maiores filamentos que constituem o citoesqueleto. O diâmetro dos microtúbulos na sua parte interna é de cerca de 25 nm. O comprimento é bastante variável, dentro da faixa de 200 nm a 25 μm.

Estes filamentos são indispensáveis ​​em todas as células eucarióticas. Elas emergem (ou nascem) de pequenas estruturas chamadas centrossomos e, a partir delas, estendem-se até as bordas da célula, em contraste com os filamentos intermediários, que se estendem por todo o ambiente celular.

Os microtúbulos são constituídos por proteínas chamadas tubulinas. A tubulina é um dímero formado por duas subunidades: α-tubulina e β-tubulina. Esses dois monômeros estão ligados por ligações não covalentes.

Uma de suas características mais relevantes é a capacidade de crescer e encurtar, sendo estruturas bastante dinâmicas, como nos filamentos de actina.

As duas extremidades dos microtúbulos podem ser diferenciadas umas das outras. Por isso, diz-se que nestes filamentos há uma "polaridade". Em cada extremidade chamada mais positiva e menos ou negativa, o processo de automontagem ocorre.

Este processo de montagem e degradação do filamento dá origem a um fenômeno de "instabilidade dinâmica".

Função de microtúbulos

Os microtúbulos podem formar estruturas muito diversas. Eles participam dos processos de divisão celular, formando o fuso mitótico. Este processo ajuda cada célula filha a ter um número igual de cromossomos.

Eles também formam os apêndices tipo chicote usados ​​para mobilidade celular, como cílios e flagelos.

Os microtúbulos servem como vias ou "estradas" nas quais diferentes proteínas que têm uma função de transporte se movem. Estas proteínas são classificadas em duas famílias: cinesinas e dineínas. Eles podem viajar longas distâncias dentro da célula. O transporte em distâncias curtas é geralmente realizado em actina.

Essas proteínas são os "pedestres" das estradas formadas por microtúbulos. Seu movimento se assemelha a uma caminhada no microtúbulo.

O transporte envolve o movimento de diferentes tipos de elementos ou produtos, como vesículas. Nas células nervosas, esse processo é bem conhecido porque os neurotransmissores são liberados em vesículas.

Os microtúbulos também participam da mobilização de organelas. Particularmente, o aparelho de Golgi e o retículo endoplasmático dependem desses filamentos para assumir sua posição adequada. Na ausência de microtúbulos (em células experimentalmente mutadas), essas organelas alteram visivelmente sua posição.

Outras implicações do citoesqueleto

Em bactérias

Nas seções anteriores, o citoesqueleto de eucariotos foi descrito. Os procariontes também têm uma estrutura semelhante e têm componentes análogos às três fibras que compõem o citoesqueleto tradicional. A esses filamentos é adicionado um dos seus pertencentes às bactérias: o grupo MinD-ParA.

As funções do citoesqueleto em bactérias são bastante semelhantes às funções que desempenham em eucariotos: suporte, divisão celular, manutenção da forma celular, entre outros.

No câncer

Clinicamente, os componentes do citoesqueleto têm sido associados ao câncer.Uma vez que eles intervêm nos processos de divisão, eles são considerados "alvos" para serem capazes de entender e atacar o desenvolvimento celular descontrolado.

Referências

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., ... e Walter, P. (2013). Biologia Celular Essencial. Garland Science.
2. Fletcher, D. A., & Mullins, R. D. (2010). Mecânica celular e o citoesqueleto. Natureza, 463(7280), 485-492.
3. Hall, A. (2009). O citoesqueleto e câncer. Câncer e metástase, 28(1-2), 5-14.
4. Moseley, J. B. (2013). Uma visão ampliada do citoesqueleto eucariótico. Biologia Molecular da Célula, 24(11), 1615-1618.
5. Müller-Esterl, W. (2008). Bioquímica Fundamentos da medicina e ciências da vida. Eu inverti.
6. Shih, Y. L., & Rothfield, L. (2006). O citoesqueleto bacteriano. Microbiologia e Biologia Molecular Comentários, 70(3), 729-754.
7. Silverthorn Dee, U. (2008). Fisiologia humana, uma abordagem integrada. Pan American Medical 4ª edição. Bs As.
8. Svitkina, T. (2009). Componentes do citoesqueleto de imagem por microscopia eletrônica. Em Métodos e protocolos do citoesqueleto (pp. 187-06). Humana Press.