Tema 16 (2012)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 1º curso
Asignatura Biología Celular
Año del apunte 2012
Páginas 5
Fecha de subida 21/02/2015
Descargas 5
Subido por

Vista previa del texto

Tema 16: filaments intermedis TEMA 16: FILAMENTS INTERMEDIS S'anomenen filaments intermedis perquè el seu diàmetre (8-10nm) està comprés entre el dels filaments d'actina i els microtúbuls.
Són estructures semblants a cordes, són estables perquè tenen una baixa taxa de despolimerització, són rígids i a més són poc solubles i resistents a l'acció d'agents químics externs (si es tracten les cèl·lules amb solucions salines concentrades o detergents no iònics, els filaments intermedis es conserver). Estan formats per proteïnes dels filaments intermedis que constitueixen una família nombrosa i heterogènia de proteïnes.
La seva funció principal és la de proporcionar resistència i suport estructural a les cèl·lules.
Els filaments intermedis no són necessaris al citoplasma de totes les cèl·lules. Són abundants al citoplasma de les cèl·lules sotmeses a estrès mecànic (epidermis) i no es troben en animals amb exosquelets rígids com els artròpodes. Sembla ser que tenen un paper important en la transmissió de la força mecànica als teixits d'animals tous. Trobem filaments intermedis en totes les cèl·lules animals però no en plantes ni fongs.
Diferències entre els filaments intermedis, els microtúbuls i els filaments d'actina: Filaments intermedis Microtúbuls i microfilaments d'actina Subunitat proteica fibrosa Subunitat proteica globular Estructura de corda Estructura de collar Varis tipus de subunitats i filaments Un sol tipus de subunitats i filaments Estructures estables Estructures dinàmiques Polimerització sense ATP o GTP Polimerització amb requeriment de GTP o ATP No polars Polaritzats (pol positiu i pol negatiu) Funció de resistència mecànica i suport cel·lular Funció de moviment cel·lular FUNCIÓ I CLASSIFICACIÓ: - Reforçar l'embolcall nuclear (donar rigidesa) Estabilitat mecànica Permet la comunicació entre senyals externs i la cèl·lula: alguns filaments intermedis formen part de les unions especialitzades entre dues cèl·lules veïnes, per exemple en els axons de les cèl·lules nervioses i en tots els tipus de cèl·lules musculars.
Segons la seva localització intracel·lular poden ser filaments citoplasmàtics i filaments nuclears.
Filaments nuclears: formen una malla anomenada làmina nuclear que es troba per sota de la membrana nuclear interna de tots els eucariotes i és una xarxa protectora del DNA. Controlen l'organització i desorganització de l'embolcall nuclear. Per exemple el procés de desorganització del nucli està relacionat amb la làmina nuclear en la prometafase. Donen forma al nucli, ajuden a que sigui esfèric. Permet un suport mecànic a l'embolcall nuclear. Uneixen la cromatina a 1 Tema 16: filaments intermedis l'embolcall.
Filaments citoplasmàtics: Es troben formant part del citoesquelet en alguns animals, mai es troben en vegetals. S'estenen al llarg del citoplasma proporcionant resistència mecànica i organització al citoplasma. Al teixit epitelial, s'estenen pel citoplasma des d'una unió cel·lular fins a la següent i donen resistència a l'epiteli sencer. Sembla ser que transmeten senyals de la membrana plasmàtica fins l'embolcall nuclear que arriba a la làmina nuclear i finalment a la cromatina. Per exemple en la transmissió de senyals química dels axons els neurofilaments augmenten 5 vegades el diàmetre d'aquests, fent-los més gruixuts i molt més eficients, per la qual cosa faciliten l'activitat neuronal. Als teixits donen suport mecànic. Els filaments de vimentina per exemple, s’uneixen a la membrana plasmàtica gràcies a l’anquirina i la plectina.
ESTRUCTURA: Els filaments intermedis són polímers de proteïnes fibroses.
Estan formats per subunitats proteiques més petites que en el cas dels filaments d'actina i els microtúbuls. Són més allargats i fibrosos.
Es deformen fàcilment però són molt difícils de trencar.
Els polipèptids individuals són molècules allargades i estan formats per per tres dominis: un cap globular a l'extrem amino, una cua globular a l'extrem carboxil i un domini central allargat que té entre 310 i 350 aminoàcids. La regió central s'organitza en forma d'hèlix α de forma que permet l'associació dels monòmers entre si per formar dímers.
El domini central consta d'una regió extensa que conté llargs tàndems repetits de seqüencies aminocidiques diferents anomenades repeticions en heptada. Les repeticions en heptada, que són hèlix α són 4 per cada regió central, a més a més, cada repetició està separada per 3 regions “espaiadores” no helicoïdals.
El cap i la cua globulars de la proteïna determinen les funcions especifiques de les proteismes de filaments intermedis.
Ensamblatje : Les repeticions heptades que estan formades per 7 aminoàcids, permeten la formació de dímers, encara polars, enrotllats entre dues hèlix paral·leles.
A continuació un parell de dímers paral·lels s'associen de forma antiparal·lela formant un tetràmer inestable i apolar. La subunitat tetramèrica està formada per dos dímers que apunten en direccions oposades, per tant els seus extrems són iguals; el filament intermedi un cop ensamblat 2 Tema 16: filaments intermedis no té polaritat estructural.
Els tetràmers s'associen longitudinalment i formen un protofilament (els tetràmers són antiparal·lels entre ells de manera que tenen els extrems equivalents) Després s'empaqueten lateralment donant lloc al filament que està constituït per 8 protofilaments en paral·lel formats per tetràmers, i constitueixen un cilindre d'estructura filamentosa de 10nm de diàmetre i longitud variable. Cada filament intermedi té una secció transversal de 32 hèlix enrotllades.
L'ensamblatje dels filaments requereix interaccions específiques entre els diferents tipus de proteïnes que conformen els filaments intermedis.
El filament final és apolar i una forma molt estable amb despolimerització mínima. L'estructura és igual en els dos extrems i simètrica en tota la seva longitud.
Dinàmica i regulació de la polimerització: En condicions normals és probable que el desensamblatje estigui regulat per la fosforilació de proteïnes, de la mateixa manera que la fosforilació regula el desensamblatje de les làmines nuclears en la mitosi. La fosforilació es dóna en residus de serina del domini amino.
En la interfase i quan s'ha d'iniciar la profase hi ha una fosforilació a les làmines nuclears que provoca la pèrdua de l'afinitat i el desensamblatje de la làmina nuclear juntament amb l'embolcall nuclear.
Les proteïnes que fosforilen són les quinases (Cdc2) que actuen sobre les laminines A i C, quan acaba la profase i més tard arribem a la telofase, hi ha una desfosforilació de les laminines A i C a càrrec de la fosfatasa. Les laminines A i C es reorganitzen i formen la làmina nuclear.
Al final de la telofase hi ha la fusió de les vesícules de l'embolcall nuclear.
Els filaments intermedis citoplasmàtics també poden patir una reorganització radical durant la mitosi, en resposta a senyals extracel·lulars.
El filaments intermedis es classifiquen en funció de la proteïna a partir de la qual estan formats.
3 Tema 16: filaments intermedis Tipus Proteïna Mida Localització Funció I Queratines àcides 40-60 kD (15 prot.diferents) Cèl·lules epitelials Barrera (Citoplasma) impermeable (estructural) II Queratines neutres o bàsiques 50-70 kD Cèl·lules epitelials Barrera impermeable (estructural) Vimentina 54 kD Fibroblasts, glòbuls blancs i altres.
Formen una xarxa que dóna suport als orgànuls.
Desmina 53 kD Cèl·lules musculars Manté les miofibril·les al seu lloc per coordinar contraccions cel·lulars (estabilitza els sarcòmers).
Proteïna àcida fibrilar glial 51 kD Cèl·lules glials Manteniment de l'estructura, moviment i comunicació cel·lular i el funcionament de la BHE (barrera hematoencefàlica) Periferina 57 kD Neurones perifèriques i centrals.
______________ Neurofilaments 68-200 kD (NF-L, NF-M, NFH) Neurones madures (centre dels axons) Manteniment de la forma cel·lular i la transmissió de senyals en axons.
α-Internexina Neurones del SNC en desenvolupament III IV 66 kD V Làmines nuclears 65-75 KD (A, B i C) Làmina nuclear de Reforcen la totes les cèl·lules membrana nuclear i protegeixen el DNA VI Nestina Cèl·lules mare del sistema nerviós central ______________ (només en el _ desenvolupament embrionari) 200 kD Malgrat totes les diferencies entre la seqüència i la mida de la proteïna, totes presenten una organització estructural comuna.
Les queratines dures es troben al cabell i a les ungles. La queratina I i II (àcides, bàsiques i 4 Tema 16: filaments intermedis neutres) normalment s’associen en relació 1:1 per formar heterodímers entre ells. Aquests poden formar filaments de queratina heteropolimèrics. Tot i això un homodímer (solament de tipus I o II) no pot formar mai filaments de queratina Les queratines són la classe més diversa de proteïnes que formen filaments intermedis i s’expressen en diferents formes: -Unes 10 formes són específiques dels anomenats teixits epitelials “durs” (ungles, cabell...).
-Unes 20 formes anomenades citoqueratines es solen trobar en els epitelis que recobreixen cavitats internes.
Els neurofilaments són els responsables del creixement radial de l’axó i per tant en determinen el diàmetre.
La làmina nuclear està formada per entrecreuaments de la làmina A i la C, aquest entrellaçat s’uneix a la membrana nuclear interna gràcies a la làmina B. La làmina nuclear, a més a més, també proporciona llocs d’unió als porus cel·lulars i els cromosomes interfàsics.
Algunes proteïnes de filaments intermedis només poden formar homopolímers (lamines nuclears i neurofilaments), altres només heteropolímers (queratines) i algunes tant homopolímers com heteropolímers (tipus III).
PROTEÏNES ASSOCIADES ALS FILAMENTS INTERMEDIS: Les proteïnes associades als filaments intermedis ajuden a mantenir-los units formant enllaços creuats entre filaments intermedis que interaccionaran amb la membrana plasmàtica i altres estructures cel·lulars. Les proteïnes associades a FI no actuen com a proteïnes motores, “segresten” subunitats o formen casquets de FI, sinó que més aviat estan relacionades amb l’organització del citoesquelet (integrant els FI amb els microtúbuls i filaments d’actina, unint-los a la membrana plasmàtica i nuclear...). Hi ha diferents tipus: Filagrina: En les cèl·lules en diferenciació de l'epidermis empaqueta als filaments de queratina proporcionant a les capes més externes de la pell la seva aspror característica. Els filaments de queratina estan entrecreuats entre ells gràcies a la filagrina i ancorats pels seus extrems als desmosomes.
Plectina: és una proteïna d'entrecreuament permet empaquetar els filaments intermedis amb microtúbuls, filaments d'actina i als filaments de la proteïna motora miosina II. A més permet la unió dels feixos de filaments intermedis a les estructures adhesives de la membrana plasmàtica (l’espectrina del còrtex) i la làmina nuclear.
Mitjançant immunofluorescència s’ha observat que la plectina es troba entre connexions primes de microtúbuls i vimentina.
Tot i que la plectina no és imprescindible per la formació inicial i ensamblatje dels filaments intermedis, la seva acció d'entrecreuament és necessària per proporcionar les cèl·lules la força que necessiten per superar l'estrès mecànic, inherent en la vida dels vertebrats.
La plectina també participa en la unió dels filaments intermedis del citoesquelet a la matriu extracel·lular dels epitelis, així doncs, participa en els hemidesmosomes.
Anquirina: és l’encarregada d’unir els filaments de vimentina a la membrana plasmàtica.
En el múscul, el sarcòmer està rodejat per un entrellaçat de desmina. Els filaments de desmina rodegen els discs Z i s’enllacen a la membrana gràcies a proteïnes que s’hi associen, entre elles anquirina i paranemina. També uneixen sarcòmers consecutius per formar una miofibril·la. La desmina té un paper estructural en el sarcòmer i mai participa en la contracció.
Placoglobina i desmoplaquina: formen unes plaques proteiques que uneixen els filaments de queratina del citoesquelet amb les proteïnes transmembranals que participen en els desmosomes.
5 ...