CITOESQUELETO

Olá, colegas!!

Falaremos hoje sobre um assunto que será abordado em breve nas aulas de Biologia Celular: o citoesqueleto.

As células precisam ter seu ambiente interno organizado e interagir com o ambiente externo. Além disso, precisam ter uma forma definida, algumas migram para outros locais e, ainda, os componentes celulares precisam ser reorganizados quando ocorre crescimento ou divisão celular. Todas essas funções são exercidas pelo citoesqueleto. Também é o citoesqueleto que guia os cromossomos durante a mitose, divide a célula em duas, direciona o tráfego intracelular de organelas, dá suporte à membrana plasmática, proporciona motilidade ao espermatozoide e a contração nas células musculares, entre outras funções ligadas à estrutura da célula e à sua motilidade.

E como o citoesqueleto pode ter essa variedade de funções? Isso ocorre graças a três famílias de moléculas proteicas. Estas moléculas se associam para formar três tipos de filamentos principais, os quais possuem características em comum, porém funções e propriedades distintas. Os três tipos de filamentos devem atuar em conjunto para fornecer às células resistência, forma e capacidade de locomoção.

Componentes do citoesqueleto, suas funções e características:

- Filamentos intermediários: proporcionam resistência mecânica. Semelhantes a cabos, são flexíveis, porém resistentes ao rompimento. Somente estes são estáveis, pois são responsáveis pela sustentação, e não pelo movimento.

- Microtúbulos: posicionamento de organelas e direcionamento do transporte intracelular. São tubos ocos, rígidos e fortes.

- Filamentos de actina: determinam a forma celular e possibilitam locomoção. São finos e facilmente rompidos.

Os filamentos intermediários são constituídos de subunidades fibrosas e longas, enquanto os microtúbulos e os filamentos de actina são compostos de subunidades globulares compactas (subunidades de tubulinas e subunidades de actina, respectivamente).

Os filamentos de actina e os microtúbulos sofrem remodelação constante por associação e dissociação de suas subunidades, ou seja, perda e adição de subunidades. Porém estes filamentos necessitam de moléculas acessórias para funcionar adequadamente. Elas são as proteínas acessórias, que controlam a montagem dos filamenrtos e as proteínas motoras, que convertem a energia da quebra do ATP em força mecânica, que permite o deslocamento de vesículas e organelas sobre os filamentos e dos próprios filamentos em si.

MICROTÚBULOS: São cilindros de 22 a 24 nm formados por dímeros de α e β tubulinas. Os dímeros se associam formando filamentos (protofilamentos). Cada cilindro é formado por 13 protofilamentos. Os microtúbulos constantemente se reorganizam: crescem preferencialmente em uma das extremidades (+) por meio da polimerização dos dímeros de tubulinas e diminuem na outra extremidade (-) onde predomina a despolimerização. Ou seja, o crescimento ou encurtamento dos microtúbulos resulta de um desequilíbrio nas taxas de polimerização/despolimerização.

            Os processos de polimerização e despolimerização são dependentes de cálcio e de proteínas acessórias chamadas MAPs (proteínas associadas ao microtúbulo). Dois tipos de proteínas motoras atuam promovendo o deslocamento de particulas sobre os microtúbulos: dineínas (transportam substâncias da extremidade + para a extremidade -) e cinesinas (sentido contrário). Os microtúbulos formam ainda o fuso mitótico, que direciona os cromossomos nas divisões celulares.

 

Figura 1: Esquema mostrando a estrutura do microtúbulo.

Figura 2:  Esquema mostrando a dineína e a cinesina transportando vesículas, utilizando os microtúbulos como “trilhos”.

FILAMENTOS DE ACTINA: São constituídos por monômeros globosos (actina G), os quais formam duas cadeias em espiral, que se enrolam uma sobre a outra, lembrando dois colares de pérolas, constituindo a estrutura quaternária (actina F). Estes filamentos possuem de 5 a 9 nm de diâmetro, que se agregam formando filamentos mais grossos, sendo particularmente abundantes nas celulas musculares. Forma o córtex celular, uma camada logo abaixo da membrana plasmática, controlando a forma e os movimentos da superfície da maioria das células, especialmente das que realizam movimentos amebóides e fagocitose. Os filamentos de actina podem se associar entre si por meio de  proteínas acessórias entre em suas extremidades ou laterais, mantidas por ligações não-covalentes fracas, o que facilita a ocorrência de associação e dissociação de forma rápida. Entretanto, alguns arranjos são estáveis, não sendo desmontados ou montados dentro da célula, como é o caso daqueles que sustentam as microvilosidades. As proteínas motoras associadas à actina são as miosinas, que participam do processo de transporte intracelular de vesículas e organelas e da contração muscular.

Figura 3: A: Fotomicrografia de um filamento de actina. B: esquema da estrutura molecular do filamento. C: Modelo em bola da estrutura tridimensional.

Figura 4: Fotomicrografia de microtúbulos e filamentos de actina em células epiteliais marcados com fuorocromos (verde e azul, respectivamente).

FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS: Possuem diâmetro de 8-10 nm. São mais estáveis que os microtúbulos, sendo elementos estruturais e muito abundantes em células que sofrem atrito, onde se prendem aos desmossomos. Constituem-se de várias proteínas fibrosas heterogêneas, que proporcionam estabilidade mecânica a células e tecidos. Todos possuem a mesma estrutura, sendo constituídos pela agregação de moléculas alongadas dispostas em três cadeias enroladas em hélice. Sua constituição é tecido-específica: filamentos de queratina nas células epiteliais, proteínas de neurofilamentos nas células nervosas, proteína ácida fibrilar da glia nos astrócitos e células de Schwann, os filamentos de desmina nas células musculares e filamentos de vimentina  nos fibroblastos. Por conta desta tecido-especificidade, é possível determinar, em biópsias e metástases, o tecido de origem.

Por ora, nosso objetivo é conhecer, principalmente, os componentes do citoesqueleto. Detalhes a respeito do seu funcionamento serão abordados em nossa próxima postagem. Bons estudos!

Referências bibliográficas:

ALBERTS, B. et al. Biologia Molecular da Célula. Porto Alegre, Artmed, 2010.

APOSTILA DE CITOLOGIA. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfk7MAK/67640028-apostila-citologia?part=4> Acessado em: 05 mai 2013.

CITOESQUELETO. Disponível em: <http://plasmamemvrani.blogspot.com.br/2010/05/citoesqueleto_31.html> Acessado em: 05 mai 2013.

CITOESQUELETO. Disponível em: <http://www.slideshare.net/natfuga/citoesqueleto-7591991> Acessado em: 05 mai 2013.

MAGALHÃES, F.; COSTA, I.; FARIA, L. L. Filamentos de actina, miosina e filamentos intermediários. Revista de Biologia e Ciências da Terra. Vol. 2, n. 2, 2002.