temari (2015)

Resumen Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Biotecnología - 2º curso
Asignatura Biología Celular
Año del apunte 2015
Páginas 9
Fecha de subida 08/01/2015
Descargas 4
Subido por

Descripción

microtúbuls, filaments intermedis, orgànuls i compartiments cel·lulars, citoplasma, transport nucli-citoplasma, transport mitocondris, cloroplasts i peroxisomes, ruta secretora, transport vesicular i ruta endocítica

Vista previa del texto

Estructura molecular Els filaments de tubulina es formen a partir del cos basal (es troba a sota) que forma estructures de 9 triplets de microtúbuls.
La subunitat bàsica de la tubulina és un dímer, els més importants són α i β tubulina. Tot i que hi ha sis famílies diferents: α (amb sis isofromes diferents), β (amb sis isofromes diferents), γ, δ, ε i ζ. I quan analitzem un microtúbul de tubulina α i β s’observa que hi ha diferents isoformes.
Un protofilament està format per una cadena de dímers, i 13 protofilaments col·locats en forma circular formen un microtúbul.
Gairebé són sempre iguals. Trobem una elevada concentració de l’extrem Nterminal. Els monòmers pesen 55kDa.
Els microtúbuls tenen activitat GTPasa (en comptes d’ATPasa), però tot i això té el mateix mecanisme de creixement que l’actina: l’extrem – sempre s’hi troba l’α (unit a GTP) i en l’extrem + sempre s’hi troba la β, que té activitat GTPasa -> GDP.
En vertical les unions són alternes: α-β-α-β. Lateralment s’uneixen alternativament dos a dos: α-α-β-β-α-α-β-β.
Cinètica de polimerització La dinàmica in vivo és idèntica a la de l’actina. L’extrem + creix més ràpid que el -. Igual que creix es pot despolimeritzar tant en un pol com en l’altre. S’han de fer les unions laterals que no presentava l’actina.
Com en el cas de la polimerització d’actina, el pas més lent és la nucelació. Els dímers en algun moment es mantenen units entre si, aleshores comencen a créixer exponencialment; tot i que en l’extrem negatiu és molt limitat.
Aleshores s’arriba a la fase estacionària on hi segueix havent intercanvi però no creixement. En aquest cas, hi ha un pas intermedi entre l’estat d’elongació i l’estat estacionàri: s’ha d’unir lateralment.
Inestabilitat dinàmica La tubulina forma un dímer on solament una subunitat té activitat GTPasa: solament l’extrem +. Si ens fixem en aquest; els dímers s’incorporen en forma de GTP que al cap d’una estona passen a ser GDP. L’activitat acostuma a ser força ràpida i al afegir el següent dímer el GTP segueix sense haver hidrolitzat. Aquest tros se’l anomena gap (la part més nova, la part més vella sí que ha passat a GDP).
El gap és molt important ja que quan el GTP s’hidrolitza a GDP queda una estructura molt feble i els filaments es troben com torçats i aleshores el filament s’escurça molt ràpidament; això passa quan l’activitat és més lenta, és a dir, quan s’està despolimeritzant.
ç Qualsevol microtúbul té comportament de créixer i escurçar-se; creix fins que perd el cap, per exemple, quan no queden subunitats lliures.
Catàstrofe: quan perd el cap. El microtúbul comença a escurçar-se.
Rescat: torna a iniciar-se el creixement del microtúbul.
Això només succeeix a l’extrem positiu, ja que el negatiu està unit al centre organitzador de microtúbuls (cos basal) i la dinàmica allà està molt controlada.
Si hi ha molta concentració de GTP lliure segueix creixent: es troba unit a les subunitats.
Fàrmacs A continuació hi ha alguns fàrmacs que poden intervenir en el procés. Molts es fan servir en el càncer, ja que són importants en el fus mitòtic i si no permetem que n’hi hagi, aleshores la cèl·lula no pot dividir-se.
- Colquicina, vinblastina i nocodazol: s’uneixen a les subunitats de tubulina impedint la polimerització.
- Taxol: s’uneix al microtúbul i l’estabilitza.
Proteïnes associades a microtúbuls Ens poden servir per exemple per controlar la mitosis, és a dir, controlar la inestabilitat dinàmica: amb proteïnes que controlen la polimerització i la despolimerització.
L’estabilitat dinàmica dels microtúbuls in vivo pot estar regulat per la interacció d’altres proteïnes a l’extrem +. Per exemple, durant la mitosis, els microtúbuls creixen des del centrosoma. Si l’extrem positiu es topa amb un cromosoma, aquest extrem s’estabilitza.
Per tant, es despolimeritzen ràpidament i els dímers de tubulina queden lliures pel creixement d’altres microtúbuls que per exemple, s’encarreguen del fus mitòtic.
Proteïnes de control del creixement - Nucleadores: o γ-TuRC (γ-tubulina): en el material pericentriolar hi ha proteïnes i altres materials que envolten els centríols com un núvol. Una d’aquestes proteïnes és la γ-TuRC en forma d’anells i nuclea el creixement dels microtúbuls, de l’extrem – al +. S’escurça contínuament, excepte si troba altres proteïnes.
- Bloquejants: o EB1: se saben algunes funcions però no exactament el mecanisme de com controlen la llargada, a més fan d’unió entre els microtúbuls i algun orgànul.
És una proteïna que es troba unida sempre a l’extrem + del microtúbul per tal de controlar la seva llargada.
En un medi amb subunitats lliures, es mesura la llargada del microtúbul, espontàniament es comença a escurçar, això passa quan s’han esgotat les subunitats lliures.
Si es fa el mateix experiment però amb una mica de EB1 (que no hem posat des d’un inici, sinó que s’introdueix un cop s’ha dut a terme la nucleació), aleshores trobem que es duen a terme més catàstrofes, però alhora també hi ha rescats.
Si ho tornem a fer però amb molta més proteïna aleshores trobem que encara hi ha moltes més catàstrofes i molts més rescats.
És a dir, aquesta proteïna controla el creixement provocant catàstrofes i rescats, ja que no deixa que creixi molt ni que decreixi tampoc molt, sinó que més o menys es queda sempre en un mateix punt.
- Estabilitzadores: (moltes són també formadores de feixos) o MAPs (proteïnes associades als microtúbuls): hi ha dos tipus principals:   MAP1 (A,B,C...) MAP2, MAP4 i Tau Totes s’uneixen lateralment als microtúbuls. Es troben en cèl·lules del cervell, ja que en axons i dendrites són molt necessàries. Els axons creixen de - a +, en canvi les dendrites tenen polaritats barrejades.
La diferència entre el primer tipus i el segon és el domini d’unió als microtúbuls. N-terminals, són estructures externes que fan de connexió amb altres estructures de la cèl·lula, per tant a part d’estabilitzar, són formadores de feixos. (Hi ha vegades que l’estamina també es troba en aquesta classificació).
- Desestabilitzadores: Aquestes proteïnes provoquen més catàstrofes, fan molt més fàcil la despolimerització.
o Quinesina-13: s’uneix als protofilaments de tubulina. Facilita la separació de dímers amb l’hidròlisi d’ATP, ja que aleshores el filament es corba i és molt inestable, per tant és molt fàcil la seva despolimerització.
o Estatmina: s’uneix als dímers de tubulina al filament. Incrementa la hidròlisi de GTP regulada per fosforilació.
La catanina també és una proteïna desestabilitzadora, però treballa de manera diferent, ja que funciona des de l’interior; trenca pel mig i no per l’interior.
Proteïnes que promouen la formació de feixos - Fasciculadores: Tenen diferent llargada i això determina la separació que tindran els microtúbuls entre si, per exemple la proteïna Tau es troba més unida que MAP2.
o Nexina: els cilis i els flagels presenten aquesta proteïna que fa d’unió entre els doblets dins d’aquestes estructures. En el cos basal hi ha un canvi de conformació, té dos microtúbuls menys, gràcies a proteïnes.
o MAP2: més llarg que tau, i per tant deixa més espai entre filaments. Per exemple en les dendrites.
o Tau: més curt que MAP2, i per tant deixa menys espai entre filaments. Per exemple en els axons.
REGULACIÓ: Factor de creixement, per netrina, que mitjançant cascades de senyals activa quinases-·βt que xatalitza la fosforil·lació dels dominis d’unió a tubulina de MAP , per exemple Tau i MAP1B. La fosforil·lació de MAP fa que es desprenguin els microtúbuls i que es desorganitzi el citoesquelet.
 Les proteïnes fosfatases eliminen el fosfat dels resdius de MAPs que també estan regulats.
 En l’inici de la mitosis, la fosforil·lació de MAP augmenta, el resultat és una major inestabilitat dels microtúbuls, que forma el fus mitòtic.
 L’activitat de la proteïna fosfatasa predomina al final de la mitosi, mentre la matriu de microtúbuls de MAP1B de l’interfase es restableix.
Aquest és un fet natural; necessari per quan es comença la divisió cel·lular, ja que necessitem un citoesquelet dinàmic, per formar les estructures que es necessiten en cada moment. Per tornar a establir l’ordre, es fa servir la fosforilasa que fosforil·la els microtúbuls.
El liti és un inhibidor de la GSK-3βt, si volem saber si una proteïna fosforil·la, amb una mateixa mostra, marquem la forma fosforil·lada i la forma total (no fosforil·lada).
??? Un dels trets de la malaltia Alzheimer són els nusos neurofibrals que és una estructura intracel·lular anormal causada per la fosforil·lació de Tau per GSK3 i cdk5-β en el citoesquelet de la neurona. Això té dues conseqüències: o Desestabilitzem la cèl·lula que no ens ho havia demanat.
o Té alta tendència a autoreplegar-se i formar agregats. Aleshores la cèl·lula no podrà eliminar la proteïna i s’anirà acumulant, d’aquesta manera la cèl·lula acabarà morint.
Proteïnes motores Les dues proteïnes motores principals són la quinesina i la dineïna, que transporten vesícules de diferent manera. La quinesina sol transportar-les de l’extrem – al +, en canvi, la dineïna les transporta de l’extrem + al -. Requereixen la hidròlisi d’ATP, és a dir un domini ATPasa.
Aquestes diferents direccions tenen una raó a ser: o Hi ha vesícules que van de l’aparell de Golgi a algun altre lloc de la cèl·lula, és a dir, de l’extrem – al +.
o Altres vesícules, van de la membrana plasmàtica a qualsevol altre lloc de la cèl·lula, és a dir, de l’extrem + al -.
Aquestes proteïnes també ens situen els orgànuls de la cèl·lula, per exemple, “subjecten” l’aparell de Golgi. Quan els microtúbuls es desestabilitzen aquests orgànuls es dispersen.
- Quinesina: És una tipus de proteïna que normalment transporta vesícules de l’extrem – al +, formada per tres famílies: N, C i I.
La més important és la quinesina 1 de la família N. Aquesta pesa 380kDa. Esta composada per dues cadenes pesades (120kDa) i dues cadenes lleugeres (64KDa). Té una estructura semblant a la miosina.
Quan camina pel microtúbul, en aquest cas, al hidrolitzar-se s’aixeca del microtúbul una subunitat de cadena lleugera que “camina” per sobre de l’altre, és a dir, a diferència de la miosina que quan s’hidrolitza s’uneix.
La mateixa proteïna pot caminar llargues distàncies sobre els microtúbuls, en això també es diferència de la miosina.
Estructuralment són pràcticament iguals, la miosina té un coll petit i cadenes que l’envolten. La quinesina té el coll molt llarg i s’enrotlla amb un altre coll, tenim les cadenes lleugeres a baix de tot, aquestes fan les estructures globulars. La miosina i la quinesina tenen la seqüència gènica nucleotídica molt diferent, però es pensa que tenen un origen molt comú, a més les dues tenen el domini ATPasa.
Les tres famílies N, C i I (podem trobar unes 14 quinesines diferents: BimC, MCAK....) es diferencien per on tenen posicionat el domini motor: N: N-terminal, el més freqüent.
C: C-terminal, provoca que enlloc de caminar de l’extrem – al +, camini del + al -.
I: es troba al centre, i per tant no es desplaça per sobre dels microtúbuls.
Els motors són imprescindibles per la mitosi: o Interfase: es duplica el material genètic que es troba en forma no condensada.
o Profase: es comencen a condensar els cromosomes, es trenca la membrana nuclear. Els centríols es dupliquen i migren per tal de formar dos centrosoma, gràcies al fus mitòtic.
o Prometafase o Metafase: els cromosomes es troben completament alineats amb l’ajuda de certes proteïnes.
o Anafase: les dues cromàtides dels cromosomes són estirades a direccions oposades, la força es causada per la quinesina Bim C. Aquesta quinesina camina cap a l’extrem +, és a dir, és de la família N. Estira els microtúbuls que han fet contacte amb els cromosomes que se separen. Al acabar la separació MCAK, que és una quinesina que desestabilitza els microtúbuls incrementa les catàstrofes i desfà, és a dir, escurça, els microtúbuls, per tal de que pugin acabar de formar-se les dues noves cèl·lules.
o Telofase: tot torna al principi del procés ja que les dues noves cèl·lules estan formades.
- Dineïna: És una tipus de proteïna que transporta vesícules de l’extrem + al -, formada per dues famílies: o Citoplasmàtiques: por arriba a 2.000KDa, és a dir, molt més gran que les quinesines. Presenten dues o tres cadenes pesades (500KDa) i cadenes intermitges i lleugeres (14-120KDa).
El seu domini motor no té molt de contacte amb la proteïna, sinó que solament un tros petit la toca. La vesícula que transporta no té contacte directe amb la proteïna, ja que forma un complex.
Aquestes dineïnes estan implicades també en la mitosi, però aquesta vegada en els microtúbuls astrals, ja que van del + al -. Estan anclats a la membrana, fent força cap endins. Durant la metafase fa que els cromosomes s’aliïn.
o Axonemàtiques: complex proteic de 2.000KDa. Format per 9-12 cadenes polipeptídiques fins a 500KDa i homodímers o hereodímers.
El seu moviment fa que els parells de microtúbuls paral·lels tinguin certa flexió.
Síndrome de Kartagener: provoca l’esterilitat masculina a causa de la falta de mobilitat dels espermatozoides. És un defecte hereditari en la dineïna ciliar.
Cilis i flagels: la base de la dineïna s’uneix a uns microtúbuls (A), en canvi el cap s’uneix als microtúbuls (B) adjacents. El moviment del gup del cap cap a l’extrem – provoca que el túbul A d’un doblet es desllici cap a l’extrem basal del túbul B adjacent. Degut a que els doblets de microtúbuls en un axó estan units per ponts de nexina, el lliscament d’un doblet sobre l’altre fa que es doblin, el que constitueix la base del moviment del batec de cilis i flagels.
Resum proteïnes motores: Rho Cdc42: regula de forma coordinada a microfilaments (actina) y microtúbuls (tubulina) durant la migració cel·lular.
...