Citoesqueleto

o Citoesqueleto consiste em uma rede dinamicamente mutável de três diferentes filamentos de proteínas no citoplasma das células.

Eles fornecem às células e estruturas intracelulares organizacionais, como organelas e estrutura de vesículas, estabilidade e mobilidade intrínseca (motilidade). Alguns dos filamentos projetam-se da célula para suportar a motilidade da célula ou o transporte direcionado de corpos estranhos na forma de cílios ou flagelos.

Qual é o citoesqueleto?

O citoesqueleto das células humanas consiste em três classes diferentes de filamentos de proteínas. Microfilamentos (filamentos de actina) com diâmetro de 7 a 8 nanômetros, que consistem principalmente em proteínas de actina, servem para estabilizar a forma celular externa e a motilidade da célula como um todo, bem como as estruturas intracelulares.

Nas células musculares, os filamentos de actina permitem que os músculos se contraiam de maneira coordenada. Os filamentos intermediários, que têm cerca de 10 nanômetros de espessura, também fornecem resistência mecânica e estrutura para a célula. Eles não estão envolvidos na motilidade celular. Os filamentos intermediários consistem em várias proteínas e dímeros das proteínas, que se combinam para formar feixes enrolados como cordas (tonofibrilas) e são estruturas extremamente resistentes ao rasgo. Os filamentos intermediários podem ser divididos em pelo menos 6 tipos diferentes com tarefas diferentes.

A terceira classe de filamentos consiste em tubos minúsculos, os microtúbulos, com diâmetro externo de 25 nanômetros. Eles são compostos por polímeros de dímeros de tubulina e são os principais responsáveis ​​por todos os tipos de motilidade intracelular e pela motilidade das próprias células. Para apoiar a própria mobilidade das células, os microtúbulos na forma de cílios ou flagelos podem formar processos celulares que se projetam da célula. A rede de microtúbulos é organizada principalmente a partir do centrômero e está sujeita a mudanças extremamente dinâmicas.

Anatomia e estrutura

Os grupos de substâncias microfilamentos, filamentos intermediários (FI) e microtúbulos (MT), todos os três atribuídos ao citoesqueleto, são quase onipresentes no citoplasma e também no núcleo da célula.

Os blocos de construção básicos dos filamentos de micro ou actina em humanos consistem em 6 proteínas isoforma de actina, cada uma das quais difere apenas por alguns aminoácidos. A proteína actina monomérica (G-actina) se liga ao ATP do nucleotídeo e forma longas cadeias moleculares de monômeros de actina, cada um dos quais se divide em um grupo fosfato, dos quais dois se conectam para formar filamentos helicoidais de actina. Os filamentos de actina nos músculos lisos e estriados, nos músculos do coração e os filamentos de actina não musculares diferem ligeiramente uns dos outros. A formação e decomposição dos filamentos de actina estão sujeitas a processos muito dinâmicos e adaptam-se aos requisitos.

Os filamentos intermediários são compostos de várias proteínas estruturais e têm uma alta resistência à tração com uma seção transversal de cerca de 8 a 11 nanômetros. Os filamentos intermediários são divididos em cinco classes: ceratinas ácidas, ceratinas básicas, tipo desmina, neurofilamentos e tipo lamina. Enquanto as queratinas ocorrem nas células epiteliais, os filamentos do tipo desmina são encontrados nas células musculares dos músculos lisos e estriados, bem como nas células do músculo cardíaco. Os neurofilamentos que estão presentes em praticamente todas as células nervosas são compostos por proteínas como Internexin, Nestin, NF-L, NF-M e outras. Filamentos intermediários do tipo lamina são encontrados em todos os núcleos celulares dentro da membrana nuclear do carioplasma.

Função e tarefas

A função e as tarefas do citoesqueleto não são de forma alguma limitadas à forma estrutural e à estabilidade das células. Os microfilamentos, que estão localizados principalmente em estruturas semelhantes a redes, diretamente na membrana plasmática, estabilizam a forma externa das células. Mas eles também formam protuberâncias de membrana como pseudópodes. As proteínas motoras, a partir das quais os microfilamentos nas células musculares são construídos, garantem as contrações necessárias dos músculos.

Os filamentos intermediários de altíssima resistência à tração são de grande importância para a resistência mecânica das células. Eles também têm várias outras funções. Os filamentos de queratina das células epiteliais são indiretamente conectados mecanicamente uns aos outros por meio de desmossomos, de modo que o tecido da pele recebe uma força bidimensional semelhante a uma matriz. Os IFs estão ligados aos demais grupos de substâncias do citoesqueleto por meio de proteínas associadas aos filamentos intermediários (IFAPs), garantem uma certa troca de informações e a resistência mecânica do tecido correspondente. Isso cria estruturas ordenadas dentro do citoesqueleto. Enzimas como quinases e fosfatases garantem que as redes sejam construídas, reestruturadas e quebradas rapidamente.

Diferentes tipos de neurofilamentos estabilizam o tecido nervoso. As laminas controlam a quebra da membrana celular durante a divisão celular e sua subsequente reconstrução. Os microtúbulos são responsáveis ​​por tarefas como controlar o transporte de organelas e vesículas dentro da célula e organizar os cromossomos durante a mitose. Nas células em que os microtúbulos formam microvilosidades, cílios, flagelos ou flagelos, as MTs também garantem a motilidade de toda a célula ou assumem a remoção do muco ou de corpos estranhos a eles. B. na traqueia e no conduto auditivo externo.

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Doenças

Perturbações no metabolismo do citoesqueleto podem resultar de defeitos genéticos ou de toxinas fornecidas externamente. Uma das doenças hereditárias mais comuns associadas a uma interrupção na síntese de uma proteína de membrana para os músculos é a distrofia muscular de Duchenne.

Um defeito genético impede a formação de distrofina, uma proteína estrutural necessária nas fibras musculares dos músculos esqueléticos estriados. A doença ocorre na primeira infância com curso progressivo. As ceratinas mutadas também podem ter efeitos graves. A ictiose, a chamada doença da caspa de peixe, leva à hiperceratose, um desequilíbrio entre a produção e a esfoliação das escamas cutâneas, devido a um ou mais defeitos genéticos no cromossomo 12. A ictiose é a doença hereditária mais comum da pele e requer terapia intensiva, que, entretanto, só pode aliviar os sintomas.

Outros defeitos genéticos que levam à interrupção do metabolismo dos neurofilamentos causam z. B. esclerose lateral amiotrófica (ALS). Algumas micotoxinas conhecidas (toxinas de fungos), como as de fungos e moscas agáricas, perturbam o metabolismo dos filamentos de actina. Colchicina, a toxina do açafrão de outono, e taxol, que é obtido de teixos, são usados ​​especificamente para terapia de tumor. Eles intervêm no metabolismo dos microtúbulos.