CITOESQUELETO

10μm

Fibroblasto en cultivo teñido con Azul de Coomasie,

colorante específico de proteínas

El Citoesqueleto

El citoesqueleto es una red compleja de filamentos proteicos que se extiende a través del citosol

FUNCIONES:

1- Es la maquinaria de los movimientos intracelulares Traslado de organelas Segregación de cromosomas

2- Proporciona resistencia mecánica a las células

3- Permite el movimiento celular y la modificación de zonas superficiales

1- Filamentos intermedios

2- Microtúbulos

3- Filamentos de actina

El Citoesqueleto

Hay tres clases de filamentos

Estas tres clases de filamentos tienen en común importantes características

El Citoesqueleto

Estas tres clases de filamentos tienen en común importantes características

» Son polímeros de subunidades proteicas, unidas por

interacciones no covalentes

» Las subunidades se ensamblan y desensamblan

espontáneamente en solución acuosa

» Están constituídos por múltiples protofilamentos

Esto los hace estructuras dinámicas y adaptables

Hace estructuras resistentes

I- FILAMENTOS INTERMEDIOS

Filamentos de citoqueratina (verde) en una célula epitelial. Núcleo en azul.

Filamentos intermedios

Reciben el nombre de intermedios, porque en las micrografías electrónicas, su tamaño aparente (8-10 nm) se encuentra entre los finos filamentos de actina y los gruesos microtúbulos.

Están formados por proteinas filamentosas que poseen una porción central alfa hélice conservada y dos extremos variables característicos de cada tipo de proteina.

Filamentos intermedios……nucleares (todas las células

nucleadas)

……citoplasmáticos (característicos de

distintos tipos celulares)

Estructura y ensamblado de los filamentos intermedios

Filamentos intermedios

Unidad de ensamblaje: tetrámeros

Los tetrámeros se ensamblan formando un protofilamento

8 protofilamentos asociados paralelamente forman un filamento intermedio.

Clasificación de las proteinas que forman filamentos intermedios

Tipo I: queratinas ácidas……..….epitelios Grupo de ensamble 1

Tipo II: queratinas neutras y básicas..epitelios

Tipo III: vimentina..células de origen mesenquimático

desmina, paranemina, sinemina…..músculo

GFAP……..astrocitos

periferina…neuronas del SNP Grupo de ensamble 2

Tipo IV neurofilamentos l, m, p, alfa internexina….neuronas

nestina………células neuroepiteliales del SNC

sincoilina…….músculo

Tipo V láminas nucleares A, B y C Grupo de ensamble 3

Tipo VI Bfsp1 y 2 ….células del cristalino

Filamentos intermedios

Las láminas nucleares mantienen la estructura de la envoltura nuclear.

Los filamentos intermedios citoplasmáticos proporcionan resistencia mecánica a las células (son abundantes en células sometidas a grandes tensiones mecánicas).

Las láminas nucleares se asocian indirectamente con los filamentos intermedios citosólicos.

Lámina nuclear

ME de la lámina nuclear Organización de la lámina nuclear

Los filamentos intermedios de queratina participan en la formación de especializaciones de mebrana de anclaje (desmosomas y

hemidesmosomas)

Filamentos intermedios citoplasmáticos

Epidermólisis ampollosa simple

Está provocada por una mutación en un gen que codifica un tipo de queratina.

II- MICROTÚBULOS

Microtúbulos

Son filamentos largos, huecos y rígidos que se extienden a través del citoplasma. Su diámetro es de 25 nm

Pueden presentar distintas localizaciones

En interfase forman los microtúbulos interfásicos que se organizan a partir del centrosoma y son el componente principal de cilias y flagelos que se forman a partir de los cuerpos basales.

En la división celular forman el huso mitótico.

Microtúbulos

Están formados por de 11 a 13 protofilamentos asociados paralelamente

Se forman por la polimerización de heterodímeros de alfa y beta tubulina.

Dinámica de los microtúbulos

Hay reacciones de polimerización y de despolimerización en los extremos del filamento

La velocidad de estas reacciones depende de la concentración de tubulina libre

Además, la velocidad depende del “tipo de extremo” del filamento

Crecimiento preferencial de los extremos “+” en una reacción de polimerización ‘in vitro’

Rol del GTP en la polimerización y despolimerización de los microtúbulos

A partir de la gama tubulina del centrosoma.

El centrosoma es el “centro organizador de microtúbulos”

Que permite la nucleación de los heterodímeros de tubulina y que estabiliza los “extremos menos” de los microtúbulos.

Nucleación de los microtúbulos

Inestabilidad dinámica de microtúbulos a partir de sus extremos “más”

Puede explicarse por la hidrólisis de GTP

La estabilización selectiva de microtúbulos puede polarizar una célula

Inestabilidad dinámica de los microtúbulos

Crecimiento de los microtúbulos desde los centrosomas

Estructura de un centrómero (12.47) y de un centríolo (12.48)

Proteínas asociadas a los microtúbulos

Motoras: transportan cargas a lo largo de los microtúbulos Kinesinas (hacia extremo +) Dineinas (hacia extremo -)

No motoras: MAP 2 Tau MAP1B (estabilizan microtúbulos)

Dirigen la localización de organelas delimitadas por membranas y de otros componentes celulares

Proteínas motoras asociadas a los microtúbulos

CILIOS Y FLAGELOS

Cilios y flagelos son apéndices celulares móviles, que poseen una estructura común, formada por microtúbulos y dineínas (axonema).

El huso mitótico participa en la segregación de los cromosomas durante la división celular y está formado por los centrosomas y tres

tipos de microtúbulos (de los ásteres, polares y cinetocóricos).

Ultraestructura del axonema de cilios y flagelos

Movimiento de los microtúbulos en cilios y flagelos por la dineína

Formación del huso mitótico

III- FILAMENTOS DE ACTINA(MICROFILAMENTOS)

Filamentos de Actina

Son estructuras flexibles, con un diámetro de 5-9 nm

Pueden formar haces lineales, redes bidimensionales o geles tridimensionales

Si bien se encuentran por todo el citoplasma, se encuentran en mayor concentración en el cortex, justo debajo de la membrana

plasmática

Las estructuras que forman pueden ser lábiles o estables (fibras de estrés, lamelipodios, filopodios, anillo contráctil,

uniones de anclaje, microvellosidades)

Ensamblado y polimerización reversible de los filamentos

de actina

Intercambio rotatorio y rol del ATP en la polimerización

La polimerización y despolimerización de los filamentos de actina está regulada por unión de proteínas

Distintas formas de organización de los filamentos de actina

regulada por la unión de proteínas asociadas a los filamentos de actina

Formación de redes (corteza celular, lamelipodios).

Bandas paralelas (filopodios, microvellosidades)

Bandas contráctiles (anillo contráctil, sarcómero)

Ej. migración celular.

Redes y haces de filamentos de actina

Haces paralelos y contráctiles de filamentos de actina

Proteínas motoras: miosinas

Miosina II Miosina I

Miosina V

Proteínas asociadas a los microfilamentos de actinaProteínas que regulan el proceso de polimerización/despolimerización y la estructura de los microfilamentos.Nucleación: Factores promotores de la nucleación (NPFs), Arp2/3, forminas. Elongación: Eva/VASP.Unen monómeros: profilina (favorecen polimerización), timosina (inhiben polimerización).Degradan filamentos: cofilina, gelsolina (degradan organización en red y facilitan despolimerización. Estabilizan filamentos: tropomiosina.

Proteínas que regulan la forma de asociación de los microfilamentosFilamina: formación de redes (corteza celular).Fimbrina: bandas paralelas (filopodios, microvellosidades)Alfa actinina: bandas contráctiles (anillo contráctil, sarcómero)

Proteínas motoras : miosinas (transporte vesicular, de membrana , de microfilamentos; bandas contráctiles como anillo contráctil de la citocinesis, sarcómero).

Los tres componentes del citoesqueleto se encuentran

interrelacionados entre sí a través de proteínas intermediarias

Filamentos de Actina

•Faloidina: une y estabiliza a los filamentos de actina.

•Citocalasina B: une los extremos + de los filamentos de actina inhibiendo su polimerización.

•Colchicina, colcemid, vinblastina, vincristina, nocodazole: unen a las subunidades y previenen la polimerización.

• Taxol: une a los microtúbulos y los estabilizan.

Drogas que afectan a los microtúbulos y a los filamentos de actina

Microtúbulos

Autoevaluación:

1) Explique qué componentes del citoesqueleto forman parte de especializaciones de membrana de anclaje y qué rol cumplen en las mismas (integración con Histología).

2) Explique cómo participa el citoesqueleto en la formación del surco y del tubo neural (integración con Embrilogía).

3) Explique qué proteínas motoras participan en el transporte axonal anterógrado y retrógrado (integración con Histología).