Citoesqueleto
El término citoesqueleto agrupa a una serie de POLÍMEROS fibrosos y sus proteínas asociadas.
Estos polímeros son de tres tipos:
1.-Microfilamentos: constituidos de actina.
2.-Filamentos Intermedios: cuya denominación está en relación a su diámetro.
3.-Microtúbulos: constituidos de tubulina.
Muchas proteínas están asociadas a estos
polímeros protéicos y juntas intervienen en la organización
y en las funciones del citoesque-
leto.
Dos tipos de MONÓMEROS son la base de la constitución de
los POLÍMEROS:
1.-PROTEÍNAS globulares, como la actina y la tubulina que forman
los microfilamentos y los microtúbulos respectivamente.
2.-PROTEÍNAS fibrosas, con un largo DOMÍNIO central en alfa hélice, conforman los filamentos intermedios.
La repartición de los elementos del citoesqueleto es la siguiente:
- en el citoplasma periférico, debajo de la membrana plasmática
y en relación estrecha con ella, formando el CORTEX celular.
- en el resto del citosol, sitio exclusivo de su BIOSÍNTESIS.
- en el nucleoplasma, que posee una FAMILIA específica de filamentos intermedios, las láminas nucleares.
El término citoesqueleto es un tanto limitado, pues no rinde cuenta de las modificaciones y funciones permanentes de las cuales él es responsable.
Los constituyentes del citoesqueleto existen en la célula
en tres estados:
-MONÓMEROS libres, luego de ser sintetizados o producto de la despolimerización.
-POLÍMEROS inestables, en los cuales los fenómenos
de polimerización/despolimerización se producen con una
frecuencia elevada.
-polímeros estabilizados, por ejemplo por la interacción
con ciertas proteínas asociadas. Juegan el rol de "verdadero
esqueleto" celular.
Cada elemento del citoesqueleto posee su propio ritmo de renovación y la interacción de polímeros inestables / estables juegan el rol de una "musculatura celular" , responsable de movimientos.
El citoesqueleto interviene directa o indirectamente
en la actividad metabólica nuclear y citosólica. Puede sufrir
cambios importantes durante la división celular y participa en
numerosos fenómenos patológicos de origen genético
o adquirido.
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Microfilamentos |
Microfilamentos:
Los microfilamentos de actina son el producto de la polimerización de MONÓMEROS globulares de actina, denominada actina G, con la participación de moléculas de ATP.
La actina es una de las proteínas presentes en la mayoría de las células. En una célula no muscular, ella representa el 5% de las proteínas totales, en una célula muscular, el 20%.
Tres clases de actina están presentes en el citoplasma:
- Alfa actina: que es mayoritaria en las células musculares.
-Beta y Gamma actinas: mayoritarias en las otras estirpes celulares.
El microfilamento de actina es un POLÍMERO inestable y "polarizado":
-un polo positivo "+" , donde la polimerización de actina
es rápida.
-un polo negativo "-" , donde la polimerización de la
actina es más lenta.
Proteínas asociadas a la Actina:
Varios tipos de proteínas asociadas a la actina controlan:
- la polimerización y la despolimerización de los microfilamentos.
-la organización en la célula.
-su adhesión a la membrana plasmática.
-sus funciones contráctiles.
Proteínas que actúan sobre la polimerización:
-Timosina: bloquea la polimerización.
-Profilina: favorece la polimerización.
Proteínas que intervienen en la organización
:
-Tropomiosina, alfa actinina y fimbrina: forman haces de microfilamentos.
-Filamina: forma filamentos laxos.
Proteínas que causan la disolución de los
microfilamentos:
-Gelsolina: en presencia de Ca++ destruye los microfilamentos y "licúa"
el citosol. Este fenómeno es la base de las transiciones GEL/SOL
observadas en el citosol.
Proteínas que permiten la contracción:
-Miosina: presente en las células musculares y no musculares, en
presencia de Ca++ y con hidrólisis de ATP, se relaciona con los
microfilamentos y produce un desplazamiento de los mismos.
FUNCIONES:
-Contracción muscular.
-Movimientos y desplazamientos celulares.
-Transporte intracelular de moléculas y vesículas
-Participación en la división celular, en la formación del anillo contráctil necesario para la CITOCINESIS.
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Filamentos Intermedios:
Están presentes en el citosol y el nucleoplasma.
En el citosol constituyen redes fibrosas rígidas, distribuidas alrededor de la envoltura nuclear y el resto del citoplasma. Interactúan con la membrana plasmática reforzando las uniones intercelulares.
Los Filamentos Intermedios están formados por PROTEÍNAS
fibrosas. Cada monómero posee tres DOMINIOS:
-dominio central en alfa hélice, con aminoácidos hidrófobos.
-extremos amino y carboxil terminal, de longitud variable.
La polimerización ocurre en etapas sucesivas:
1.-Dos monómeros con la misma orientación se enrollan y
forman un DÍMERO.
2.-Dos dímeros de orientación opuesta se asocian y forman
un tetrámero (4).
3.-La asociación de varios tetrámeros constituyen un protofilamento.
4.-La asociación de 8 protofilamentos forma un Filamento Intermedio
cilíndrico.
En corte transversal, se observan 32 monómeros.
FAMILIAS de Filamentos Intermedios:
1.- Láminas nucleares: presentes en el compartimiento nuclear.
2.- Vimentina: presentes en las células de origen
mesenquimático, epiteliales y no epiteliales.
Esta familia agrupa:
-Desminas: presentes en las células musculares.
-GFAP: proteína ácidica fibrilar glial, presente en astrocitos,
células de Schwann no mielinizantes.
3.- Citoqueratinas: presentes en todas las células epiteliales.
4.- Neurofilamentos: presentes en las neuronas.
Los Filamentos Intermedios le confieren a la célula
estabilidad mecánica:
- Resisten mejor a las fuerzas de tracción, estiramiento o deformación.
-Las queratinas contribuyen con la resistencia mecánica de la epidermis, la adhesión intercelular y su impermeabilidad.
-En las neuronas, condicionan el calibre de los axones.
La heterogeneidad de los Filamentos Intermedios es utilizada
cotidianamente en patología humana para definir la naturaleza de
los tumores, cuando el estudio morfológico en microscopía
óptica con coloraciones convencionales, no lo permite. En las técnicas
de INMUNOHISTOQUÍMICA, se emplean anticuerpos específicos
para caracterizar los filamentos de las células cancerosas. Un
marcaje positivo para queratina demuestra un origen epitelial de la lesión,
y asi sucesivamente.
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La polimerización
ocurre en etapas sucesivas: |
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Microtúbulos |
Microtúbulos
Los microtúbulos son tubos huecos formados por la polimerización de una proteína globular denominada Tubulina.
Ensamblaje de los Microtúbulos:
Dos tipos de moléculas de tubulina, alfa y beta, se asocian en
un DÍMERO.
Los dímeros se alínean para constituir un protofilamento.
13 protofilamentos se ensamblan para formar un microtúbulo de 25
nm de diámetro. Las moléculas de tubulina alfa y beta estan
dispuestas de manera helicoidal.
Los microtúbulos citosólicos son polímeros inestables
cuya vida media está estimada en 10 minutos. Ellos se polimerizan
y despolimerizan constantemente en sus dos extremos, pero a velocidades
diferentes, en el extremo " + " la polimerización ocurre
más rapidamente que en el extremo " - " . Este fenómeno
es la base de la polaridad de los microtúbulos.
El extremo " + " está localizado hacia
la periferia de la célula.
El extremo " - " está localizado en el Centrosoma o región
central de la célula, cerca del núcleo y del Aparato de
Golgi.
La polimerización de los microtúbulos ocurre en presencia
de GTP. La tubulina beta fija al GTP.
Los microtúbulos necesitan la participación de ciertas proteínas
denominadas MAP (proteínas asociadas a los microtúbulos),
las cuales juegan dos roles distintos:
1.-Estabilización de los microtúbulos. Denominadas MAP estructurales, entre ellas se citan las MAP 1, MAP 2 y la proteína tau (en las neuronas)
2.-Movimientos de vesículas y organoides. Ellas se denominan MAP motrices y las más estudiadas son las Kinesinas y las Dineínas.
Funciones de los Microtúbulos:
- Participan en la organización del citoplasma y de los compartimientos intracelulares.
- Participan en los fenómenos de transporte intracelular, incluyendo la ENDOCITOSIS y la EXOCITOSIS.
- Contribuyen con la definición de la forma de la célula.
- Distribuyen los cromosomas a las dos células hijas durante la Mitosis.
- Forman parte de la estructura de cilios y flagelos.
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Las MAP motrices mas estudiadas
son las Kinesinas y Dineínas. Ambas proteínas son
ATPasas. Las proteínas citosólicas y organoides
son transportados a lo largo del eje mayor del microtúbulo: - la Dineína se desplaza hacia el extremo " - " , en dirección centrípeta. El mecanismo de control del sentido del desplazamiento es desconocido. |
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