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Tema 03: Citoesqueleto

Prof: Dr. Cleverson Agner Ramos

Universidade Federal do Amazonas – ICB – Dep. Morfologia

Disciplina: Biologia Celular / Aulas Teóricas

CitoesqueletoIntrodução

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Filamentos Intermediários

Subunidade Fibrosa

Microtúbulos

Dímero de Tubulina

Monômero de α‐Tubulina

Monômero de β‐Tubulina

CitoesqueletoIntrodução

Citoqueratinas

Vimentina

Desmina

Neurofilamentos

LaminasTubulinas / Actina /  / 

Microfilamentos (Filamentos de Actina)

Monômero de Actina

MicrofilamentosEstrutura geral dos monômeros

Domínio Menos (‐)

Domínio Mais (+)

Sítio de ligação ao ATP/ADP

II

I

III

IV

8 nm

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MicrofilamentosDinâmica da polimerização da Actina

DESPOLIMERIZAÇÃO

POLIMERIZAÇÃO

MONÔMERO ATIVO

POLIMERIZA NÃO POLIMERIZA

Sítio de ligação ao filamento de actina Proteína ligante no 

Sítio de ligação

Proteína ligante mantendo Actina ligada ao ADP/ATP

Timosina β4

Profilina

MicrofilamentosDinâmica da polimerização da Actina

Nucleação Agregação Estado Estável

Actina‐GActina‐F

Núcleo

Extremidade (‐)

Extremidade (+)

ATP

Actina‐F

Núcleo Núcleo

Ativação

Tempo

Massa dos filamen

tos

Sem fragmentos adicionados

Com fragmentos adicionados

Nucleação Agregação Estado Estável

Concentração de Actina

Massa

Monômero

Filamento

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MicrofilamentosProteínas de Controle da Polimerização da Actina

Proteína MM Atividade

Cofilina 15.000 Dissociação da Extremidade (‐)

Severina 40.000 Capa da Extremidae (+)

Gelsolina 87.000 Capa da Extremidae (+)

CapZ 36.000 (α) / 32.000 (β) Capa da Extremidae (+)

Tropomodulina 40.000 Capa da Extremidae (‐)

Complexo Arp2/3 200.000 Capa da Extremidae (‐)

Algumas Proteínas Citosólicas de Controle da Polimerização da Actina

Tropomodulina

Cauda de Miosina

Filamento de Actina

Disco ZDisco Z

Cap Z

MicrofilamentosProteínas Acessórias ‐Miosina

Tipo Cadeia Pesada (MM) Estrutura Tamanho do Passo (nm) Atividade

Ligação de membranas e vesículas de endocitose

Deslizamento em Filamentos de 

Actina

Transporte de Vesículas

Endocitose

Projeções Citoplasmáticas

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MicrofilamentosProteínas Acessórias ‐Miosina

Miosina I

Miosina V

Cauda de Miosina II

Cabeça de Miosina II

Região Livre

Miosina Actina

MicrofilamentosContração Muscular

Moléculas de Actina

Moléculas de TropomiosinaMoléculas de Troponina

Actina Tropomiosina Troponina

Filamento Fino

Filamento Fino

Pontes Cruzadas

Filamento Grosso

Molécula de miosina (do Filamento Fino)

Grupos Cabeça

Meromiosina Leve

Meromiosina Pesada

Molécula de miosina dividida pela papaina

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MicrofilamentosCórtex Celular – Funções Variadas nas Células

O córtex celular é uma camada situadalogo abaixo da membrana plasmática,formada por filamentos de actina eproteínas ligantes à actina. Esta camadacontrola a forma e os movimentos desuperfície da maioria das célulasanimais

Reconhecimento, Percepção do Ambiente, Adesão e Migração

Fatores de Crescimento

Formação de Filopódios

Formação de Lamelipódios

Adesão Focal

Miosina IIArp2/3 Cofilina

MicrofilamentosAdesão Celular

Célula‐Célula

Cadeirina

Catenina

Actina

Domínio Extracelular

Célula‐MEC

Integrina

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MicrofilamentosDivisão Celular

MicrofilamentosAumento de Superfície de Absorção

Miosina I

Miosina II

CadeiasLeves

Domínio Motor

Cadeias Pesadas

DomínioMotor

Microfilamentosligados a 

membrana

Core de Actina(ligados por

fimbrina e vilina)

Base de filamentos de 

Actina

Fibras de Espectrina

Citoqueratinas

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Microtúbulos

Microfilamentos (Filamentos de Actina)

Monômero de Actina

Filamentos Intermediários

Subunidade Fibrosa

Microtúbulos

Dímero de Tubulina

Monômero de α‐Tubulina

Monômero de β‐Tubulina

α‐Tubulina

GTP Cambiável

Protofilamento Reto

Hidrólise do GTP Enfraqueceligações dos monômeros

Protofilamento Curvado

Despolimerização

Troca GDP‐GTP

MicrotúbulosEstrutura geral dos Dímeros

Protofilamento

α‐Tubulina β‐Tubulina

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MicrotúbulosDinâmica de Polimerização

β‐Tubulina

CapaGTP

α‐Tubulina

McrotubulosGDP

Final (+)

Final(‐)

Formação do Protofilamento

Formaçãode Folhas

Alongamentodo Microtúbulo

Massa de Microtúbulos

Refrigerar à 4°C

Aquecer à 37°C

TempoDespolimerizaçãode Microtúbulos

Polimerização de αβ‐Tubulina

MicrotúbuloPre‐existente

Tubulinaligada ao GDP

Tubulinaligada ao GTP

Adição de Tuulinaligada ao GTP

BaixaConcentração de GTP ligado à tubulina livre

Estável Instável

Alta concentração de GTP ligado à tubulina livre

MicrotúbulosProteínas de Controle da Polimerização de MTs

Proteína MM Localização Função

Proteínas que modulam a dinâmica dos microtúbulos

Dendritos e axôniosde células nãoneuronais

Dendritos

Vários tipos cels

Dendritos e axônios

Vários tipos cels

Vários tipos cels

Vários tipos cels

Monta e Estabiliza MTs

Estabiliza e faz ligações cruzadas entre filamentos intermediários

Estabiliza MTs

Monta, estabiliza e liga MTs

Liga MTs, Endossomas e Cromossomos

Liga dímeros de tubulina

Desacoplador de MTs

PROTEÍNAS DE ESTABILIZAÇÃO DOS MTS

PROTEÍNAS DE DESESTABILIZAÇÃO DOS MTS

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MicrotúbulosEfeitos do Taxol e da Colchicina

Taxol

Colchicina

MicrotúbulosCentro Organizador de Microtúbulos (MTOC: Microtubule organizing center )

Os microtúbulos normalmenteapresentam uma das extremidadesancorada a um único centroorganizador de microtúbulos,chamado centrossomo ou centrocelular, (estrutura geralmentelocalizada ao lado do núcleopróximo do centro da célula) e aoutra livre no citoplasma.

Centríolo

Material Paracentriolar

Cinetocoro

CromátidesIrmãs

MTs do Cinetocoro

Centrômero

Dineína

Microtúbulos do Cinetocoro

Citosol

Cen

trômero

Cam

adaInterna

Cam

adaExterna

Corpo Basal

Flageloou Cílio

Núcleo

Centríolo

Célula Animal Interfásica

Célula Nervosa

Dendrito

Axônio

Núcleo

Corpo Celular

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MicrotúbulosProteínas Acessórias/Motoras

MicrotúbulosProteínas Acessórias/Motoras

Golgi ao RER

RER ao Golgi

Dineína

Cinesina

Movimento da Vesícula

Cinesina

Receptor de Cinesina

Microtúbulo Estático

Microtúbulo em Movimento

Cinesina ligada à lâmina de vidro

Vesícula contendo proteínas

Cabeça

Pescoço

CadeiaLeve

Cauda

Sítios de Ligaçãoaos MTs

Haste

Pescoço

Cabeça

CadeiasPesadas

CadeiasIntermediárias

CadeiasLeves

ProteínaCAP

Dinamtina

Espectrina

Dineína

Membrana Ankirina

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MicrotúbulosCílios e Flagelos

Movimento do Cílio

Movimento do Flagelo

Batida de Força Batida de Recuperação

Filamentos Intermediários

Filamentos Intermediários

Subunidade Fibrosa

Microtúbulos

Dímero de Tubulina

Monômero de α‐Tubulina

Monômero de β‐Tubulina

Microfilamentos (Filamentos de Actina)

Monômero de Actina

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Filamentos IntermediáriosEstrutura Geral dos monômeros

Monômero

DímeroParalelo

TetrâmeroAntí‐Paralelo

Protofilamento

Protofibrila

FilamentoIntermediário

BastãoCabeça Cauda

Filamentos IntermediáriosVariabilidade das Proteínas dos Filamentos Intermediários

Proteína MM (10‐3) Forma do Filamento Distribuição Tecidual

LAMINAS NUCLEARES

Lamina A 70 Homopolímero Núcleo

Lamina B 68 Homopolímero Núcleo

Lamina C 68 Homopolímero Núcleo

CITOQUERATINAS (Mais de 15 isoformas)

Citoqueratinas ácidas 40‐57 Heteropolímero Epitélio

Citoqueratinas básicas 53‐67 Heteropolímero Epitélio

FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS DO TIPO III

Vimentina 57 Homo/Heteropolímero Mesênquima (Fibroblastos)

Desmina 53 Homo/Heteropolímero Músculo

Proteína Glial Ácida fibrilar 50 Homo/Heteropolímero Células Gliais e Astrócitos

Periferina 57 Homo/Heteropolímero Neurônios Centrais e Periféricos

NEUROFILAMENTOS

NF‐L 62 Homopolímero Neurônios Maduros

NF‐M 102 Heteropolímero Neurônios Maduros

NF‐H 110 Heteropolímero Neurônios Maduros

Internexina 66 ‐‐‐ Desenvolvimento do CNS

Algumas Proteínas de Filamentos Intermediários em Mamíferos

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Filamentos IntermediáriosLaminas Nucleares

CitoplasmaProteína Integral

Membrana Citosólica

Membrana Nuclear

Ribossomo

Complexo Poro Nuclear

RE

Espaço Intermembrana Lamina

Heterocromatina

PORO NUCLEAR

Filamentos IntermediáriosAdesão Celular ‐ Citoqueratinas

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Filamentos IntermediáriosAdesão Celular ‐ Citoqueratinas

MembranaCelulas

Citoqueratina

PlacaProtéica

Desmogleínas Desmocolinas

Normal

Mutante

Derme

Derme

Epiderme

Epiderme

Filamentos IntermediáriosNeurofilamentos

Neurofilamentos de Cels GliaisNeurofilamentos de AxôniosMicrotúbulos

Neurofilamentos

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Filamentos IntermediáriosCélulas Musculares ‐ Desmina

Desmina

Disco Z Desmina/Sinemina

Linha M

Sarcômero

Extremidade (+) dos Filamentosde Actina terminando no disco Z

Disco ZExtremidade(‐) dos filamentos de Actina

Filamentos finos de miosina revertem a polaridade no meio do sarcômero (Linha M)

Citoesqueleto

Polaridade

Estabilidade Dinâmica

Separação das Cromátides

Contatos focais

Citocinese

Protusão

Cinesina e Dineínas

Cílios e Flagelos

Microvilosidades

Desliamento

Polarida

MIGRAÇÃO

MOBILIDADEDIVISÃO CELULAR

ADESÃO AO SUBSTRATO

ADESÃO AO CELULAR

MORFOLOGIA

TRANSPORTE INTRACELULARTRANSPORTE INTRACELULAR

Hemidesmossomos

Desmossomos

Citoqueratinas

NeurofilamentosDesminas

CONTRAÇÃO

MICROFILAMENTOS Polímeros de Actina

Resistência

Polímeros de MICROTÚBULOS 

Polímeros de Tubulna

FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS

Laminas

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ReferênciasLODISH, H., BERK, A., MATSUDAIRA, P., KAISER, C. A., KRIEGER, M., SCOTT, M. P., ZIPURSKY, S. L. e DARNELL, J. (2004) ‐Molecular Cell Biology. 5th edition & CD‐ROM. New York : W. H. Freeman and Company. ISBN 0716743663.

ALBERTS, B., JOHNSON, A., LEWIS, J., RAFF, M., ROBERTS, K. e WALTER, P. (2002) – Molecular Biology of the Cell. 4th edition. New York : Garland Science. ISBN 0815340729.

JUNQUEIRA L. C. & CARNEIRO, J. (1991). Biologia Celular e Molecular, 5ª ed., Guanabara Koogan. RJ.

NELSON, D. L. e COX, M. M. (2005) ‐ Lehninger Principles of Biochemistry. 4th edition & CD‐ROM (Understand! Biochemistry). New York : W. H. Freeman and Company. ISBN 0716743396.

OSGOOD, M. e OCORR, K. (2005) ‐ The Absolute, Ultimate Guide to Lehninger Principles ofBiochemistry: Study Guide and Solutions Manual. 4th edition. New York : W. H. Freeman andCompany. ISBN 0716759551.

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