Dra. Carmen Aída Martínez CITOESQUELETO I Dra. Carmen Aída Martínez

CITOESQUELETO Complejo de filamentos y túbulos interconectados que se extienden a lo largo del citosol, desde el núcleo hasta la cara interna de la membrana plasmática

Funciones del citoesqueleto Proporciona estructura arquitectónica a las células

Funciones del citoesqueleto Aporta un nivel de organización interna

Funciones del citoesqueleto Permite que la célula asuma y mantenga formas complicadas

Funciones del citoesqueleto A diferencia de un esqueleto, el citoesqueleto tiene una naturaleza dinámica y plástica

Polimerización de actina en mioblastos Journal of Cell Science 118, 1161-1171 (2005) 1 minuto 30 minutos

Funciones del citoesqueleto Diferentes tipos de movimiento celular Cilios y flagelos Desplazamiento por prolongaciones de membrana Exocitosis y endocitosis División celular Movimiento de cromosomas Citocinesis

Funciones del citoesqueleto Posiciona y mueve organelos dentro del citosol Desplazamiento en microtúbulos Corriente citoplasmática Relacionado a procesos de señalización celular Relacionado con las uniones entre células

Principales elementos estructurales del citoesqueleto Microtúbulos

Principales elementos estructurales del citoesqueleto Filamentos intermedios

Principales elementos estructurales del citoesqueleto Microfilamentos

Propiedades de los elementos del citoesqueleto Microtúbulos Filamentos intermedios Microfilamentos Estructura Tubo hueco con pared formada por 13 protofilamentos 8 protofilamentos unidos extremo a extremo (escalonados) 2 cadenas de actina entrelazadas Diámetro Exterior: 25 nm Interior: 15 nm 8-12 nm 7 nm Monómeros Tubulina a Tubulina b Varios tipos de proteínas G- actina

Propiedades de los elementos del citoesqueleto Microtúbulos Filamentos intermedios Microfilamentos Polaridad Extremos (+), (-) Sin polaridad conocida Funciones Axonema: motilidad celular Citoplasma: organización y mantener forma Movimiento cromosomas Movimiento de organelos Soporte estructural Mantener forma célula Lámina nuclear Reforzar axones Fibras musculares Contracción muscular Movimiento Ameboide Locomoción celular Corriente citoplásmica Citocinesis

Filamentos Intermedios (IF) Diámetro aproximado: 8-12 nm Desempeñan un papel estructural o de mantenimiento de la tensión Son más estables y menos solubles que otros componentes del citoesqueleto, por lo que funcionan como el andamiaje que soporta dicha estructura Parecen no tener polaridad

Clases de Filamentos intermedios Proteína del IF P.M. (kDa) Tejido Función I Citoqueratinas ácidas 40-56,5 Células epiteliales Resistencia mecánica II Citoqueratinas básicas 53-57 III Vimentina 54 Fibroblastos, células de origen mesenquimal, cristalino Mantener forma célula Desmina 53-54 Células musculares (m. liso) Soporte estructural Proteína GFA 50 Células gliales y astrocitos IV P. de neurofilamentos (L, M y H) 62, 102 y 110 Sistema nervioso central y periférico Rigidez y determinar tamaño de axón V Láminas nucleares (A, B y C) 70,67 y 60 Todos los tipos celulares Forma al núcleo y andamiaje cromat. VI Nestina 240 Células madre nerviosas (embrionario) desconocida

Clases de filamentos intermedios Criterio para agruparlas en cada clase en función de la similitud de la secuencia de a.a. de las proteínas constituyentes Utilidad: diagnóstico del cáncer, las células tumorales mantienen sus IF característicos del tejido donde se ha originado

Ensamble de filamentos intermedios Todas las proteínas que forman IF tienen un dominio central en forma de bastón, altamente conservado (tamaño, estructura y secuencia) que les permite enrollarse con otra proteína para forma dímeros

Ensamble de IF 2 polipéptidos se enrollan uno sobre otro y forman una hélice 2 dímeros se alinean lateralmente, forman un protofilamento tetramérico Los protofilamentos se alinean por sus extremos Filamento ensamblado con 8 protofilamentos

Importancia de los IF Son dinámicos Lámina nuclear se fosforila y la envoltura nuclear se desensambla durante mitosis o meiosis Se localizan en lugares sometidos a estrés mecánico (resistentes a la tensión) desmosomas y hemidesmosomas

Microfilamentos Diámetro: 7 nm Presentes en casi todas las células eucariotas Funciones: Contracción muscular (con miosinas) Movimiento ameboide Movimiento celular sobre sustratos Corriente citoplásmica Citocinesis Unión célula-célula y célula-matriz Mantener forma celular Rigidez estructural de la superficie celular (cortex celular) Facilita cambios de forma y movimiento celular

Actina - G Proteína muy abundante en eucariotas 375 a.a. 42 kDa. Se pliega en forma de “U” Cavidad central para unir ATP o ADP Se polimeriza y origina Filamentos de actina (actina F)

Ensamblaje de Microfilamentos La polimerización de actina-G es reversible Ocurre en etapas: Nucleación (lento) Elongación (rápido) Estabilización (por proteínas de casquete) Los filamentos están compuestos por 2 hebras de actina G Presentan polaridad

Ensamblaje de Microfilamentos La polimerización de actina-G es reversible Ocurre en etapas: Nucleación (lento) Elongación (rápido) Estabilización (por proteínas de casquete)

Ensamblaje de Microfilamentos La polimerización de actina-G es reversible Ocurre en etapas: Nucleación (lento) Elongación (rápido) Estabilización (por proteínas de casquete) Los filamentos están compuestos por 2 hebras de actina G Presentan polaridad

Organización de los microfilamentos Haces Estructuras no ramificadas y altamente organizadas Brindan estructura a microvellosidades y estereocilios (h. paralelos) Forman estructuras de adhesión de la célula al sustrato (fibras de estrés o haces contráctiles)

Organización de los microfilamentos Haces Estructuras no ramificadas y altamente organizadas Brindan estructura a microvellosidades y estereocilios (h. paralelos) Forman estructuras de adhesión de la célula al sustrato (fibras de estrés o haces contráctiles)

Fibras de Estrés

Organización de los microfilamentos Redes Presentes en células que se desplazan Formadas por filamentos de actina enlazados transversalmente (filamina) Estructura laxa por debajo de la membrana plasmática

Membrana plasmática del eritrocito Cimentada por una red de filamentos de espectrina, entrecruzados con cadenas cortas de actina Conectados a la membrana plasmática por Banda 4.1 y Anquirina

Movimientos mediados por filamentos de actina Movimiento ameboide Cambios de forma y movimiento celular Corriente citoplásmica Contracción muscular Citocinesis

Proteína motora asociada a actina Miosina Proteína contractil dependiente de ATP 18 clases diferentes Cadena pesada: Cabeza globular (ATPasa) Cola (variable) y y permite formar dímeros Cadenas ligeras (regulación)

Eventos donde participan Miosina Migración celular Contracción muscular Fagocitosis Citocinesis Estructura de microvellosidades (une actina a membrana) Movimiento de organelos y vesículas Mantenimiento de estructuras necesarias para la audición (estereocilios)

Migración celular En células no musculares Desplazamiento sobre sustrato Prolongaciones de la membrana (filipodios, lamelipodios)

Migración celular Formación de protrusión en extremo frontal Unión de protrusión al sustrato (contacto focal y fibras de estrés) Generación de tensión que empuja célula hacia delante Liberación de uniones y retracción de la cola

Migración celular

Tipos de protrusiones Lamelipodio Estructura en forma de red (gelatinosa o laxa) Filipodio Estructura delgada (haces)

Movimiento ameboide Pseudópodos Amebas, mohos y leucocitos Capa externa de citoplasma gelatinoso y espeso (ectoplasma) Capa interna de citoplasma fluido (endoplasma) Permite el desplazamiento y fagocitosis

Ameba

Corriente citoplasmatica Ciclosis Flujo celular de organelos alrededor de las vacuolas en células vegetales Permite la movilización de agua y nutrientes (similar a vasos sanguíneos)

Anillo de contracción Estructura de haces contráctiles de actina y miosina II que se forma por debajo de la membrana plasmática durante la mitosis y permite la citocinesis Esta estructura desaparece después de la citosinesis y los monómeros de actina reensamblan el citoesqueleto de actina

Citocinesis