Il Citoscheletro
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Il Citoscheletro Conferisce alla cellula • La capacità di muovere materiale/vescicole ecc. • Organizzazione organelli all’interno • Resistenza alla pressione • Morfologia definita • Divisione cellulare • Movimento cellulare Struttura non statica ma altamente dinamica Filamenti intermedi si ancorano ai desmosomi Distribuiti in tutto il volume della cellula e formano un reticolato che abbraccia il nucleo. Sono i più robusti: in grado di sopportare tensioni meccaniche da stiramento. Alla periferia si attaccano alla membrana plasmatica in corrispondenza di giunzioni tra cellule chiamate desmosomi: unione giunzionale tra membrane plasmatiche sul lato esterno di cellule adiacenti. Testa globulare Filamenti intermedi Coda globulare I domini globulari interagiscono con altre strutture nel citosol Plectina che lega i filam intermedi a microfilamenti di actina e ai microtubuli In queste cellule esaminate a EM i filamenti di actina sono stati rimossi. Proteina plectina verde si intercala tra microtubuli rossi e filamenti intermedi azzuri Filamento intermedio plectina microtubulo Filamenti intermedi della lamina nucleare • Sono costituiti da LAMINE • Nucleo si disgrega nella divisione cellulare insieme alla lamina anche che viene fosforilata, mentre la defosforilazione al termine della divisione le fa riassociare assemblare. • Fosfo-defosforilazione TESTE GLOBULARI dei filamenti intermedi • Mutazioni genetiche associate a mancanza di lamine - Progeria invecchiamento precoce da danno al nucleo, apoptosi generalizzata - Neuropatie - Cardiomiopatie Sam Burns Microtubuli Centro organizzatore di microtubuli Centrosoma, parte del fuso mitotico Componenti di ciglia e flagelli Il Citoscheletro • • • • • • • • I microtubuli sono cilindri cavi e rigidi, formati per polimerizzazione di subunità dimeriche di tubulina. Sono strutture dotate di polarità, avendo una estremità "meno" a crescita relativamente lenta e una estremità "più" a crescita relativamente rapida. I microtubuli trovano come punto di nucleazione appositi centri organizzatori, come il centrosoma, da cui crescono verso l'esterno. Le estremità meno dei microtubuli sono immerse in questo centro organizzatore. Molti microtubuli cellulari si trovano in uno stato labile e dinamico, in cui si alternano fasi di allungamento a fasi di accorciamento. Queste transizioni, chiamate nel complesso instabilità, dinamica, dipendono dall'idrolisi del GTP legato ai dimeri di tubulina. Ogni dimero di tubulina porta legata strettamente una molecola di GTP che si idrolizza a GDP dopo che la tubulina ha polimerizzato nel microtubulo. L'idrolisi di GTP riduce l'affinità tra dimeri adiacenti e quindi la stabilità del polimero facendolo dissociare a una estremità. I microtubuli possono essere stabilizzati da proteine che catturano l'estremità più: questo fenomeno influenza la disposizione dei gruppi di microtubuli nella cellula. Le cellule contengono molte proteine che si associano ai microtubuli, li stabilizzano, li legano ad altri componenti cellulari e li adattano a funzioni specifiche. Le chinesine e le dineine sono proteine motrici che utilizzano l'energia di idrolisi dell'ATP per spostarsi unidirezionalmente lungo i microtubuli. Esse trasportano vescicole membranose specifiche ed altri carichi, mantenendo in questo modo l'organizzazione spaziale del citoplasma. Le ciglia e i flagelli eucariotici contengono un fascio di microtubuli stabili. Il loro battito si deve al piegamento dei microtubuli, prodotto da una proteina motrice detta dineina ciliare. Estremità beta tubulina-più in accrescimento Beta tub Estremità alpha tubulina-meno accresce lentamente centrosomi fatti di una matrice di proteine su cui sono adagiate strutture ad anello composte da tubulina gamma. Al centrosoma è attaccata l’estremità meno (alpha tubulina), mentre la più in accrescimento è diretta e polimerizza verso la periferia. Nei centrosomi ci sono anche i centrioli composti da un cilindretto di microtubuli più corti.. e sono orientati perpendicolarmente tra loro • I MT accrescono o si accorciano rapidamente secondo un’instabilità dinamica • Dai centri di nucleazione sul centrosoma si dipartono a raggiera una serie di MT in allungamento estremità + e altrettanti si depolimerizzano verso l’estremità -. • Solo se estremità più è ancorata ad un organello o coniugata con una proteina che ne impedisce la depolimerizzazione il MT è stabile (capping proteins, cappuccio) COLCHICINA impedisce la polimerizzaizone, lega dimeri liberi di tubulina VINCRISTINA VINBLASTINA lo stesso farmaci anti-tumorali ANTIMITOTICI TAXOLO impedisce la depolimerizzazione, si salda ai MT polimeri INSTABILITA’ DINAMICA CIGLIA • • • • 0,25 micron di diametro Rivestite da membrana plasmatica Ciglia epitelio del tratto respiratorio umano sospinge corpi estranei polveri ecc in gola per farle smaltire dall’apparato digerente eliminandole dal corpo. Concentrazione di miliardo di ciglia per centimetro quadrato. Spostano fluidi Epitelio ciliato che riveste le vie respiratorie Flagello Flagello sezione trasversale in EM MT disposti in 9 periferici e 2 centrali Ciascuno dei periferici è composto da 2 MT a cui sono associate due file di molecole di dineina che prendono contatto con il doppietto di MT adiacenti e li fanno slittare uno sull’altro e il flagello si flette Microvilli cellula Epitelio intestinale Protrusioni sulle superficie Per movimento Fasci contrattili citoplasmatici Anello contrattile per la Divisione cellulare Citodieresi Il Citoscheletro • • • • • • • • I filamenti actinici sono polimeri elicoidali formati da molecole di actina. Sono più flessibili dei microtubuli e spesso si osservano disposti in fasci o reti annesse alla membrana plasmatica. I filamenti actinici sono strutture polarizzate con un capo a crescita rapida e uno a crescita lenta; allungamento e accorciamento sono controllati tramite l’idrolisi dell’ATP legato a ciascun monomero actinico. La versatilità funzionale dei filamenti actinici nella cellula dipende da numerose proteine che legano l’actina. Esse controllano la polimerizzazione dei filamenti actinici, legano trasversalmente i filamenti in reti lasse o in fasci rigidi, li attaccano alle membrane e li spostano uno rispetto all’altro. Una rete di filamenti actinici sotto la membrana plasmatica forma il cortex cellulare, responsabile della forma e dei movimenti di superficie, compresi quelli che avvengono quando la cellula striscia lungo una superficie. Tutta una serie di proteine che legano l'actina è necessaria per far procedere il margine guida di una cellula migrante, per farla aderire al substrato e farle spostare la sua massa dal margine posteriore in avanti. Tutti questi processi sono innescati da stimoli che agiscono via proteine che legano GTP. Le miosine sono proteine motrici che usano l'energia di idrolisi dell'ATP per spostarsi lungo i filamenti actinici; esse possono usarli come cremagliere per trasportare organelli o farli scorrere uno sull'altro nei fasci contrattili. Nel muscolo, filamenti di actina e miosina in gran numero, allineati e sovrapposti, generano la contrazione scorrendo gli uni sugli altri. La contrazione muscolare viene innescata da un rialzo improvviso della concentrazione citosolica di Ca2+, che manda un segnale all'apparato contrattile tramite proteine che legano ioni calcio. Estremità più e meno. Come per i MT, il legame di un monomero di actina a cui è associato ATP è più veloce dell’idrolisi di ATP ad ADP che rende la catena instabile e favorisce la dissociazione. Quindi il filamento si accresce. La polimerizzazione a differenza dei MT dipende dalla concentrazione di monomeri di actina: • se la conc. libera è alta accrescimento sia all’estremità più che alla meno. • se la conc. libera è intermedia si accresce solo l’estremità più e la meno viene idrolizzata con ADP. Dato che ADP destabilizza, il filamento perde subunità al meno mentre si accresce alla più. Quindi un singolo monomero si sposta dalla più alla meno questo movimento viene detto TREADMILLING. Quindi il filamento actina può rimanere di lunghezza costante se la velocità di assemblaggio è uguale al disassemblaggio alla meno. Mentre i MT sono più dinamici nel senso che la loro lunghezza può variare più drasticamente • Falloidina stabilizza l’actina impedendone la depolimerizzazione • Latrunculin si lega ai monomeri e impedisce la polimerizzazione • Actina libera è sempre molta (metà della concentrazione, 5% delle proteine totali). • Abbiamo detto che se la conc. di monomeri è alta si ha polimerizzazione alle due estremità. Come mai non si polimerizza tutta quella libera? • Ci sono delle proteine tipo PROFILINA che si legano ai monomeri impedendone la polimerizzazione. Esistono altre proteine invece che promuovono la polimerizzazione tipo le Arp2/3 e formins Profilina Rho GTPasi Plasma membrane and leading edges: acBn filaments RhoA ROCK Rac1 PAK PI4-­‐5 K cdc42 WAVE N-­‐WASP Dia Par6/PKC IQGAP gCOP RalA PI4,5P2 Myosin II LIMK cofilin Arp2/3 clip170 Lgl Ac8n polym Lamellipodia Ac8n polym GSK/APC Ac8n polym Filopodia MT Memb Trafficking Myosin/Ac8n filaments Golgi orient Centrosome orient Sec5/6 Par3 Fibra muscolare È una cellula-sincizio La triade nella cellula muscolare Ganglio DRG Sensitivo dorsale Nervi cranici Motorio ventrale
![[ XI ] INDICE GENERALE Riconoscimento e interazioni tra cellule](http://s1.studylibit.com/store/data/001175494_1-9062ea75af318561914dbe68aa0e27ca-300x300.png)
