O Papel dos Microtúbulos no Citoesqueleto

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Citoesqueleto
• O citoesqueleto é composto por um conjunto de proteínas que se aderem umas a outas formando elementos pela integridade estrutural das células e por uma ampla variedade de processos dinâmicos, como a aquisição da forma, a movimentação celular e o transporte de organelas e de outras estruturas citoplasmáticas. Células procarióticas carecem de citoesqueleto, a quantidade e a distribuição dos elementos do citoesqueleto em células eucarióticas variam nos diferentes tipos celulares. O citoesqueleto é representado por três tipos principais de filamentos, cada qual composto por proteínas distintas: os microtúbulos, formados pelas tubulinas; os microfilamentos de actina, formados pela proteína actina; e os filamentos intermediários, divididos em diferentes classes
Microtúbulos
•Os microtúbulos são estruturas cilíndricas, aparentemente ocas, com aproximadamente 25 nm de diâmetro, que se estendem por todo o citoplasma
•São dinâmicos, ou seja, polimerizam e despolimerizam de forma constante dentro da célula Esse comportamento de polimerização e despolimerização foi denominado de instabilidade dinâmica. Essa instabilidade dinâmica é importante na remodelação do citoesqueleto, como ocorre, por exemplo, durante a divisão celular.
•Formados por uma proteína globular chamada tubulina. A tubulina é um dímero formado por duas cadeias polipeptídicas bastante semelhantes e fortemente ligadas entre si (tubulina alfa e tubulina beta)
• Estrutura polar, sendo essa polaridade importante no direcionamento de diferentes estruturas ao longo dos microtúbulos 
• Os microtúbulos estão envolvidos na determinação da forma celular, na organização do citoplasma, no transporte intracelular de vesículas e organelas, em uma variedade de movimentos celulares e na separação dos cromossomos durante a divisão celular
• Os dímeros de tubulina, na presença de GTP, de íons magnésio e íons cálcio associam-se espontaneamente formando os microtúbulos
 •A polimerização dos microtúbulos apresenta duas fases, uma inicial bastante lenta, denominada nucleação, seguida por uma fase de crescimento rápido dos microtúbulos, denominada alongamento.
•Tanto a tubulina alfa, quanto a tubulina beta, ligam-se ao GTP, entretanto somente o GTP liado à tubulina beta é hidrolisado à GDP. Essa hidrólise enfraquece a afinidade da tubulina com a molécula adjacente, favorecendo a despolimerização 
•O centrossomo é o centro organizador de microtúbulos na célula, este fica localizado próximo ao núcleo da célula em intérfase e contém, na maioria das células animais, um par de centríolos. 
•Os centríolos não são encontrados em células vegetais, em muitos eucariontes unicelulares e mesmo em algumas células animais (como ovócitos de camundongos) 
• Quando a célula vai entrar em divisão, a rede microtubular sofre uma total reorganização, promovendo um claro exemplo da importância da instabilidade dinâmica. Toda a rede microtubular presente na célula em interfase é desmontada, e as tubulinas livres são reutilizadas para formar o fuso mitótico), que é responsável pela separação das cromátides-irmãs.
•Alguns alcaloides de plantas são capazes de se ligar à tubulina e afetar a formação dos microtúbulos. O mais conhecido é a colchicina que, ao se ligar aos dímeros de tubulinas livres no citoplasma, impede que estes se associem à extremidade dos microtúbulos. O resultado é uma rápida despolimerização de todos os microtúbulos citoplasmáticos. O taxol, produzido pela planta Taxus brevifolia, também é outro alcaloide que se liga aos dímeros de tubulinas. Entretanto, ao contrário da colchicina, o taxol promove uma rápida polimerização das tubulinas ligadas a ele e impede a despolimerização desses microtúbulos, tornando-os estáveis. Por causa do papel dos microtúbulos na divisão celular, drogas que afetam a polimerização dos microtúbulos são úteis tanto como ferramenta experimental como no tratamento do câncer
•Proteínas associadas aos microtúbulos (MAP): essas proteínas podem se ligar aos microtúbulos e impedir que estes sejam despolimerizados, podem mediar interações dos microtúbulos com outros elementos do citoesqueleto, como, por exemplo, os filamentos intermediários. Cada MAP possui dois domínios, um que se liga ao microtúbulo e outro que auxilia na ligação do microtúbulo a outros componentes celulares
•Proteínas motoras são responsáveis pelo transporte intracelular ao longo dos microtúbulos, promovem a ciclose (força de arraste). O movimento ao longo dos microtúbulos é baseado na ação de proteínas motoras, que utilizam energia derivada da hidrólise do ATP para produzir força e movimento
• Há duas grandes famílias de proteínas motoras – as cinesinas e as dineínas. Ambas possuem uma cabeça globular (corresponde ao domínio motor da molécula, liga-se ao microtúbulo) e uma região longa em alfa-hélice (região da cauda, liga-se a vesículas ou organelas). 
• Cada proteína motora move-se ao longo dos microtúbulos somente em uma única direção ou para a extremidade (+) ou para a extremidade (–). As cinesinas deslocam-se, em geral, somente para a extremidade (+), enquanto as dineínas para a (–).
Microfilamentos
• Os filamentos de actina ou microfilamentos são compostos pela proteína globular chamada actina. Eles apresentam espessura de aproximadamente 8 nm e formam uma gama bastante ampla de estruturas diferentes, estando distribuídos por todo o citoplasma e aparecendo, algumas vezes, também no núcleo. Entretanto, há uma maior concentração dos filamentos de actina abaixo da membrana plasmática 
• Os microfilamentos são encontrados sob isoforma alfa, isoforma beta e isoforma gama, sendo a alfa encontrada nos músculos e a beta, juntamente com a gama nas demais células do nosso corpo 
• Os monômeros de actina, denominados actina G (de globular) se associam de maneira regular, orientando-se sempre no mesmo sentindo e formando um filamento helicoidal, denominado actina F (de filamentosa) 
•Função: garante a estabilidade da membrana, permite os movimentos relacionados à membrana, especialização da membrana (junção aderente e microvilosidades). Nas junções aderentes os filamentos de actina se unem, garantindo maior resistência e aderência entre as células adjacentes 
•O processo de polimerização da actina é dependente da presença de ATP. Tal processo ocorre em três etapas: nucleação, alongamento e equilíbrio
• A polimerização do filamento de actina permita que as células eucariontes adotem uma variedade de formas e desempenhem diferentes funções 
Monômero Dímero Trímero
• A nucleação é marcada pela formação do agregado inicial, sendo o trímero o centro de nucleação, a forma mais estável, onde a actina irá liberar GTP, que se une a outra molécula de GTP e permite que outros monômeros se liguem. Durante a fase de nucleação não tem crescimento do polímero
• Fase de equilíbrio: fluxo constante de subunidades, que não interfere no tamanho final do polímero, ou seja, existe uma concentração crítica de monômeros livres na qual a adição de monômeros é igual a de remoção. Essa estabilidade é conseguida pela associação a proteínas estabilizadoras, que recobrem os filamentos, reforçando-os e impedindo a ação de proteínas de clivagem, além de proteínas que impedem a adição de novos monômeros à extremidade (+) e outras que impedem a remoção de monômeros da extremidade (–)
• Há substâncias que impedem ou estabilizam o processo de polimerização, como a latrucunlina, que impede a polimerização do monômero livre ou como a citocalsina, que se liga a extremidade (+) e impede a saída do monômero. Além disso, há moléculas estabilizados, como a faloidina (liga-se ao filamento) 
• A célula utiliza a proteína timosina para modular a afinidade entre os monômeros livres de actina e os microfilamentos, aumentando ou diminuindo a velocidade de polimerização
•Embora os filamentos de actina estejam distribuídos por toda a célula, há uma concentração na periferia do citoplasma, onde eles estão ligados entre si por várias proteínas, formando o córtex de actina. Esse citoesqueletocortical atua em processos dinâmicos, como a expansão de prolongamentos celulares, os movimentos associados aos processos de endocitose e exocitose e a adesão celular a outras células ou à matriz extracelular.
• O córtex de actina também contribui para a manutenção da forma celular (proteína formina mantém a forma da actina), principalmente no que se refere às especializações da superfície celular. 
• A movimentação dos grânulos de secreção e de organelas, como cloroplastos e mitocôndrias, ocorre dada a presença de proteínas motoras pertencentes à família das miosinas. Os filamentos de actina deslizam sob os filamentos de miosina, ocorre contrações na membrana plasmática
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
•Os filamentos intermediários recebem essa denominação por apresentarem diâmetro de 8 a 10 nm, valores intermediários entre aqueles dos micro filamentos de actina (6 a 8 nm) e dos microtúbulos (22 a 24 nm)
•Os filamentos intermediários são EXCLUSIVOS de organismos multicelulares 
•Enquanto que os microtúbulos e os microfilamentos são formados por proteínas globulares, os monômeros dos filamentos intermediários são formados por proteínas fibrosas que se associam, formando estruturas altamente resistentes a forças de tração
• A maioria das proteínas dos filamentos intermediários são encontrados na forma polimerizada, existindo apenas uma pequena quantidade livre no citoplasma, isso ocorre porque, uma vez sintetizados, os monômeros tendem a se polimerizar imediatamente 
•Predominantemente citoplasmáticos. Porém, no núcleo celular, há um arcabouço proteico que constitui a lâmina nuclear, composta principalmente pelas proteínas laminas, que pertencem a uma classe independente de filamentos intermediários.
• Os filamentos intermediários são de diversas classes: filamento de queratina nas células epiteliais, neurofilamentos, filamentos gliais dos astrócitos e das célula de Schawann, filamento de desmina das células musculares, filamento de vimetina dos fibroblastos... 
•Mais de 50 tipos de proteínas formam os filamentos intermediários. Todas elas possuem uma estrutura básica comum, com um segmento central em alfa hélice e porções globulares amino e carboxiterminais
• Conferem alta resistência e estabilidade para célula, são dinâmicos, se reorganizando constantemente para responder ás necessidades celulares 
•As funções dos fila-mentos intermediários também dependem de associações a proteínas acessórias, que influenciam na polimerização e no estabelecimento do arranjo tridimensional.