Citoscheletro
Citoscheletro
• Densa rete di fibre proteiche
• Altamente dinamico
• Conferisce alla cellula:
– Resistenza meccanica
– Controllo della forma
– Permette ed indirizza il movimento
Componenti
del
Citoscheletro
3 tipi di fibre:
– Unità Globulari
• Microtubuli
• Microfilamenti
– Unità Fibrose
• Filamenti Intermedi
Componenti
del
Citoscheletro
Come appaiono i componenti del
citoscheletro in una cellula osservata
al TEM (fibroblasto)
Confronto nella distribuzione tra i
componenti del citoscheletro
Microtubuli
Microtubuli
• Sono i filamenti più spessi
– Diametro 25 nm
– Lunghezza diversi µm
• Formati da sub-unità
globulari
– Tubulina
• Strutture molto dinamiche
(Si assemblano-disassemblano)
Funzione dei Microtubuli
-sostegno e forma alle
cellule
-trasporto degli organelli e
organizzazione interna alle
cellule;
-formazione del fuso
mitotico e separazione dei
cromosomi;
-ciglia e flagelli
I microtubuli
• La tubulina è un dimero formato
da due subunità di sequenza
amino-acidica simile chiamate
tubulina α e tubulina ß.
• I dimeri di tubulina polimerizzano
a formare lunghe catene chiamate
protofilamenti.
• La tubulina lega il GTP e lo
idrolizza in GTP quando polimerizza
Formazione dei microtubuli
Nella cellula i protofilamenti
sono assemblati a gruppi di
tredici in una struttura che
nel complesso forma il
microtubulo.
I protofilamenti si
avvolgono a spirale e
decorrono paralleli tra
di loro intorno all'asse
del microtubulo
Dinamica dei Microtubuli
La vita media di un
microtubulo è di soli
10 minuti.
Sono in continuo
stato di assemblaggio
e disassemblaggio.
I microtubuli sono
polarizzati con una
parte negativa a
crescita lenta e una
parte positiva a
crescita rapida.
Caratteristica nota come “instabilità dinamica”.
Centrosoma e Centrioli
• I microtubuli si formano in
un area denominata MTOC:
Centro Organizzatore dei
MicroTubuli
• Nell’interfase MTOC prende
il nome di Centrosoma
localizzato vicino al nucleo e
associato con due Centrioli
circondati da materiale
pericentriolare
• Centrioli sono costituiti da
triplette di microtubuli
disposti a cerchio
Centro Organizzatore dei
Microtubuli
• Il materiale pericentriolare
presenta due proteine
− γ- Tubulina
- Conformazione ad anello alla
base del microtubulo nascente
- Serve da stampo nella
nucleazione
- Pericentrina
La porzione negativa del microtubulo è collegata con il MTOC.
Microtubuli, fuso
mitotico e centrioli
• Centrioli
"organizzano" i
microtubuli per la
divisione cellulare
Sostanze che bloccano la mitosi agendo sul
citoscheletro sono utilizzate per la cura del cancro
• Colchicina, colcemide, vincristina e
vinblastina
– Si legano alla tubulina e impediscono la
formazione dei microtubuli (polimerizzazione)
– Questo blocca la mitosi
• Taxolo
– Stabilizza i microtubuli,
– Anche questo blocca la mitosi
Proteine associate ai microtubuli
MAP (microtubules associated proteins)
proteine associate ai microtubuli
– Sono proteine ad alto peso molecolare
– Arrivano a costituire il
20 % della massa totale
Proteine associate ai microtubuli
•Due classi di MAP
– MAP non motrici
• In grado di coordinare l’organizzazione dei
microtubuli nel citoplasma
– MAP motrici
• Chinesina e Dineina
• Microtubuli e le proteine ad essi associate
(MAP) permettono il movimento delle vescicole
o degli organelli cellulari all’interno della
cellula
MAP di tipo I
mediano il legame dei microtubuli
con altri componenti del
citoscheletro o con proteine di
membrana (Es.: Map1)
MAP di tipo II,
stabilizzano i microtubuli:
Es.: Map2 (dendriti), Tau (assoni)
Altri tipi di MAP,
Molte legano le estremità dei
microtubuli e ne regolano la
polimerizzazione.
Es.: catastrofina
MAP Motrici
• Chinesina e Dineina
– Fanno da ponte fra i
microtubuli e le
vescicole intracellulari
– Si muovono in direzioni
opposte sui microtubuli,
che agiscono da binario,
trasportando le vescicole
intracellulari
Teste Globulari
– Catene pesanti
• Legano i microtubuli e l’ATP
• Attività ATPasica
– Il legame e l’idrolisi
dell’ATP permettono il
movimento
Code
– Catene pesanti e leggere
• Legano gli organelli cellulari
o le vescicole da muovere
MAP
Motrici
MAP Motrici
• Chinesina
– Si muove verso
porzione positiva
la
• Dineina
– Si muove verso quella
negativa
Video 9.5
Neurone
Cellula cigliata
Trasporto Assonico
• Microtubuli orientati con
estremità + verso il
terminale assonico
• Autostrada per il
trasporto delle sostanze
sintetizzate nel corpo
cellulare (trasporto
anterogrado)
• Trasporto retrogrado
veicola materiale dal
terminale assonico al
corpo cellulare
Ciglia e Flagelli
Microtubuli raggruppati a formare
strutture per il movimento
– 9+2 coppie di microtubuli
– Associati alla Dineina
– Ciglia, molte e corte
– Flagelli, singoli e lunghi
Ciglia
• Strutture mobili che si proiettano dalla
superficie libera di alcuni epiteli
– Trachea, Tube di Falloppio
• Lunghezza 7-10 µm
– Possono arrivare anche a metà
della lunghezza della cellula
• 300 ciglia per cellula
• Richiedono ATP per il
movimento
• Muovono le sostanze sulla superficie
Ciglia
Movimento utile per la pulizia delle superfici
Non fumatori
Fumatori
Movimento delle ciglia
Il movimento di ciglia e flagelli avviene grazie allo
scorrimento dei microtubuli per mezzo di MAP motrici
Flagelli
• Disposizione dei microtubuli e
richieste di ATP simile a ciglia
• Movimento di singole cellule
• Molto lunghi
– 3-4 volte la lunghezza della cellula
• Uno per cellula
– Alcuni Batteri
– Protozoi
– Spermatozoi
Spermatozoi
Microfilamenti
Microfilamenti
• Filamenti di actina
sono sottili e
flessibili
• Accorpati piuttosto
che isolati
• Associati alla
membrana plasmatica
• Ubiquitari
Microfilamenti
FUNZIONE:
– Supporto strutturale
– Movimento cellulare
– Producono la forza
contrattile interagendo
con la Miosina
• Filamenti sottili 6-7 nm
Actina
Globulare (G) e Filamentosa (F)
Localizzazione Microfilamenti
Microvilli
Anima e
rete basale
Stress fibers
Appendici della
cellula in movimento
Anello
contrattile
durante
divisione
cellulare
I microfilamenti si associano alla membrana plasmatica
Es.: Spectrina: eritrociti; Distrofina: muscolo
Eritrociti: Spectrina e Anchirina
Distrofina: muscolo
Diverse proteine interagiscono con l’actina
con finalità differenti:
- Favorire la polimerizzazione (ARP2/3)
- Inibire la polimerizzazione (Timosina)
- Stabilizzare le estremità (Cap Z)
- Stabilizzare i filamenti (Filamina)
- Riorganizzare le fibre tagliandole
(Gelsonina e Cofilina)
Miosine
Il motore molecolare dei
microfilamenti è la
miosina.
Le miosine sono di due tipi:
-miosine muscolari, si
trovano nelle cellule
muscolari per la
contrazione;
-miosine non muscolari,
ubiquitarie, trasporto
vescicolare
Movimento mediato dalle miosine
Movimento mediato dalle miosine
Cambiamento conformazionale regolato
dall’utilizzo dell’ATP
Contrazione muscolare
Esempi di contrattilità e motilità non muscolare
Anello
contrattile
di actina e
miosina
Citodieresi
Microfilamenti e movimento cellulare
I movimenti coordinati che le cellule compiono spostandosi
su una superficie sono in sequenza:
1) estensione del bordo avanzante,
2) attacco del bordo avanzante al substrato,
3) distacco dell’adesioni focali e retrazione del bordo
posteriore
Microfilamenti e movimento cellulare
• Cellula spinge prolungamenti in avanti
Lamellipodi e Filopodi
• Protrusioni aderiscono alla superficie
Contatti focali
• Il corpo della cellula
viene tirato a rimorchio
Lamellipodi
Filopodi
Microvilli
• Digitazioni della
membrana plasmatica
• Porzione luminale degli
epiteli (Rene, Intestino
tenue)
• Aumentano la superficie
esposta di una cellula di
circa 30 volte
• Lunghezza 0.5-1µm
• 3000 per cellula
• NON SI MUOVONO
Cellule capellute della coclea: stereociglia
Orecchio interno
Organo
del
Corti
Filamenti Intermedi
Filamenti Intermedi
• “Bastoncini” resistenti e
flessibili
– Circa 10 nm di spessore
– Protofilamenti
• Sub-unità proteiche arrotolate
l’una sull’altra
• Composizione proteica e
dimensioni variabili
• Solo negli organismi
pluricellulari
Filamenti Intermedi
• Resistenza a stress meccanici
Più abbondanti in cellule sottosposte a stress meccanico
Diverse classi dei filamenti intermedi
• I classe
– Cheratine Acide
• II classe
– Cheratine Basiche o Neutre
• III classe
– Vimentina, Desmina e GFA
delle cellule della glia)
• IV classe
(proteina fibrillare acida della
– Proteine dei Neurofilamenti (NF)
• V classe
– Lamine nucleari A, B e C
• VI classe
– Nestina
Distribuzioni tissutale dei filamenti intermedi
• Cheratina in cellule epiteliali
• Vimentina in tessuto connettivo, muscolo
e cellule di sostegno del sistema nervoso
• Desmina in cellule muscolari
• GFA nelle cellule della glia
• Neurofilamenti in cellule nervose
• Nestina nei procursori neuronali
• Lamina nucleare, è ubiquitaria
Cheratinociti
Desmosomi e Tonofilamenti
Rafforzano le zone sottoposte a stress meccanico
Epitelio di transizione
IFs
• Filamenti intermedi
particolarmente
importanti
• L’epitelio di
distende e ritrae
continuamente
• Vescica
Citoscheletro e Giunzioni
Cellulari
