curs matricea citoplasmatica

8/16/2019 Curs Matricea Citoplasmatica

1/15

CURS –MATRICEA CITOPLASMATICA

ACTINA

A fost izolata la inceput (l942) din celulele musculare in care constituie cca 2o%din totalul proteinelor structurale.Initial s-a crezut ca actina este singura proteina

cu proprietati contractile avind rol in contractia musculara.In prezent ,insa se

cunoaste ca este intilnita in toate celulele eucariote,unde reprezinta cca 5-!%

din totalul proteinelor structurale."a mamifere e#ista $ tipuri diferite de actina-4

actine alfa,o actina eta si o actina gamma.&rimele patru(actinele alfa) sunt

intilnite in celulele musculare,iar celelalte doua in celulele nemusculare.'oate

cele sase tipuri de actina sunt similare in secventa de aminoacizi si sunt inalt

conservate,de-alungul evolutiei celulelor eucariote.

tructura tridimensionala a monomerului de actina ,precum si actinei *

(filamentoase) a fost identificata in 99! de catre +ennet olmes si olfgang

+asc et.col.,

/onomerul de actina gloulara are 015 reziduuri de aminoacizi si

greutate moleculara 40.!!! daltoni.*iecare monomer de actina gloulara

prezinta situsuri de legare ,ce mediaza interactiunea cap-coada cu alti 2

monomeri,asa incit este posiila polimerizarea si formarea de actina

*(polimerizata,filamentoasa).*iecare monomer este rotat $$ grade in cadrul

filamentului,acesta fiind motivul pentru care actina * e constituie ca un dulu

eli#.eoarece toti monomerii sunt orientati in aceeasi directie,filamentul de

actina are o polaritate distincta si doua capete plus(3) si minus(-),sunt diferiteunul de celalalt.Aceasta polaritate a filamentelor de actina este importanta atit in

asamlarea cit si stailirea unei directii unice a miscarii relative a miozinei in

raport cu actina.

tudiul asamlarii monomerilor de actina este facut in solutii de

concentartii ionice diferite .In solutii cu nivel ionic scazut actina * se

depolimerizeaza in monomeri.Apoi actina polimerizeaza spontan,daca nivelul

ionic creste la nivelul fiziologic.

&rima treapta a polimerizarii actinei este numita nucleatie,consta in

formarea unor agregate mici formate din trei monomeri de actina .*ilamentelede actina pot in urmatoarea etapa sa creasca prin additie reversiila de monomeri

la amele capete(3,-)./onomerii de actina leaga deasemenea Atp-ul,care este

idrolizat la A&,urmind asamlarea filamentelor.u toate ca polimerizarea nu

solicita A'&,monomerii de actina care leaga Atp polimerizeaza mult mai

repede,decit aceia care leaga A&..um am discutat anterior A'&-ul legat este

idrolizat si oaca rol ceie in reglarea asamlarii si in comportamentul dinamic

al filamentelor de actina.

eoarece polimerizarea este reversiila,filamentele se pot scurta prin

disocierea suunitatilor de actina,sa se depolimerizeze,atunci cind este necesar.e aceea e#ista un aparent eciliru intre forma si forma * de actina,care

depinde de concentratia monomerilor lieri.6ata cu care monomerii de actina


2/15

sunt incorporati in filamentele de actina este proportionala cu concentratia lor la

nivelul citosolului.e voreste de o concentratie critica de monomeri de actina la

care rata de polimerizare in filamente este egala cu rata de disociere."a aceasta

concentratie critica monomerii si filamentele sunt aparent in eciliru.

ele doua capete ale filamentelor de actina cresc cu ratediferite7monomerii de actina sunt fi#ati mai rapid la capatul 3 !85 decit la

capatul -.eoarece actina legata de A'& disociaza mai lent decit actina legata de

A&,aceasta duce la o diferenta de concentratii critice de monomeri necesari

pentru polimerizarea la amele capete.Aceasta diferenta este e#primata in

fenomenul de 'readmillig, si ilustreaza dinamica filamentelor de actina.Aceasta

face asocierea monomerilor sa se faca mai rapid la capatul 3 cu crestere mai

rapida la acest capateoarece A&-actina disociaza mai rapid din filamentul de

actina decit A'&- actina,cocentratia critica a monomerilor de actina este mai

mare pentru additia la capatul decit la capatul 3.*enomenul de treadmilling are

loc la concentratii intermediare a monomerilor,intre concentratiile critice pentru

capatul 3 si capatul -.In aceste conditii e#ista o disociere neta de monomeri lega

ti de A& de la capatul alansat de o additie de monomeri A'& la capatul

3.&entru ca sistemul sa functioneze ceoncentratia monomerilor de actina treuie

sa fie intermediara intre concentratia critica ceruta de polimerizarea la capatul 3

si cea ceruta de capatul -.In aceste conditii,e#ista o pierdere neta de monomeri

de la capatul ce se alanseaza de o additie la capatul 3.Acest fenomen de

treadmilling(polimerizare depolimerizare) necesita A'&.6olul fenomenului nu

este clar,poate reflecta dinamica asamlarii si dezasamlarii,filamentelor de

actina,necesara miscarii celulelor, si mentinerii formei celulelor:unt de notat deasemenea citeva droguri care sunt utilizate e#perimental

care se leaga de actina si afecteaza polimerizarea7e# I';A"An alt drog &A"";II=A se leaga strins la filamentul de actina si

previne disocierea in molecule individuale.&alloidina marcata cu o sustanta

fluorescenta este frecvent utilizata pentru vizualizarea filamentelor de actina prin microscopia cu fluorescenta.

In celula atit asamlarea cit si dezasamlarea filamentelor de actina sunt

influentatede proteinele asociate actinei,ce actioneaza fie prin legarea fie prin

separarea monomerilor de actina,de aceea previne incorporarea lor in filamente

sau se pot lega la capetele filamentului de actina prevenind additia de monomeri.

6eglarea polimerizarii actinei de catre aceste proteine,permit mentinerea

>nui pool de actina nepolimerizata(ioo micromolar)

intre proteinele asociate actinei mentionam7

'?/I;


3/15

&6;*I"I=A se leaga de monomerii de actina si similar tmiozinei

previne polimerizarea(incorporarea monomerilor in filamentul de actina *).In

acelasi timp,poate promova incorporarea monomerilor in filamente prin

transformarea A& in A'&.Aceasta transformare duce la formarea A'&-

monomerilor,care se incorporeaza rapid la capatul 3 al filamentului deactina.&rofilina se poate asocia fosfolipidelor din memrana celulara(fosfatidil

inozitolul),implicate in semnalizarea celulara,sugerindu-se cva profilina ,poate

servi drept reglator molecular ce controleaza polimerizarea actinei,producind

scimari in citoceletul celular ca raspuns la semnalele e#terne e#tracelulare.

&6;'BI=B"B B "A A&B'B se leaga la capetele filamentelor de

actina prevenind pierderea sau additia de monomeri.

B";"I=A,face parte din categoria proteinelor ce promoveaza

deplasarea filamentelor de actina.Ba fragmenteaza filamentele de actina si

ramine apoi legata de capetele 3,servind ca o proteina ce loceaza cresterea

filamentului.elsolina este activata de a33 si de aceea poate fi stimulata de

semnale e#tracelulare ce tranzitoriu pot creste concentratia intracelulara a a 33

a si profilina ,gelsolina se leaga de fosfatidilinozitol.6eglarea gelsolinei de

catre ionii de calciu si fosfolipidele memranare arata legatura dintre semnalele

e#tracelulare si citosceletul de actina.

ORGANIZAREA FILAMENTELOR DE ACTINA

e pot organiza individual in7

-Candelete-retea

ce oaca roluri diferite la nivelul celulei.

In cadrul andeletelor ,filamentele de actina sunt asezate in pacete de

filamente paralele.In retele sunt asezate in toate directiile,formind retele

tridimensionale cu proprietatea de gel semisolid.*ormarea acestor structuri este

guvernata de o serie de proteine asociate actinei ce realizeaza crosslicari ale

filamentelor de actina.

'oate proteinele inplicate in legarea filamentelor de actina, contin doua

domenii de legare la actina,permitind ca o melecula sa lege doua filamente deactina./odalitatea de legare in andelete sau in retea ,depinde de natura si

marimea proteinei de croslincare.

&roteinele ce crosslinDeaza filamentele de actina in andelete(numite

proteine asociate andeletelor)uzual sunt proteine cu molecule mici si rigide ce

forteaza filamentele de actina sa se aseze regulat,paralel intre ele.In

contrast,proteinele ce intervin in organizarea filamentelor in retea

sunt,mari,fle#iile si faciliteaza formarea unei retele tridimensionale.Aceste

proteine de croslinDare apar sa moduleze citoceletul.

unt doua tipuri structurale fi functionale de andelete realizate de proteinele asociate actinei7

0


4/15

I-contine filamente de actina paralele distantate la mici spatii intre ele,

rineisustinind proiectiile digitiforme ale memranei plasmatice(microvilii).In

aceste andelete toate filamentele au aceeasi polaritate cu capatul 3 spre

memrana plasmatica.>n e#emplu de proteina implicata in formarea acestor

andelete esteFIMRINA, ce a fost la inceput izolata din microvilii intestinali,iar apoi a fost

gasita in proiectiile digitiforme ale memranei in diferite tipuri celulare.

II-.al doilea tip de andelete de actina este compus din filamente ce sunt

dispuse paralel ,dar la distante mai mari, si sunt capaile de contractie(e#-

andeletele de actina din inelul de contractie ce divide celulele in

telofaza.tructura la#a a acestor andelete numite andelete contractile,reflecat

proprietatile al!a"actininei, o proteina de crosslinDare a actinei.;pus

fimrinei,alfa actinina formeaza dimeri pentru a lega doua filamente diferite

de actina.In cadrul dimerilor de alfa-actinina,fiecare suunitate are o greutate

moleculara de !2 +d si contine un singur situs de legare la actina.*ilamentele

e actina crossliDate sunt mult mai distantate decit in situatia in care erau legate

prin fimrina.resterea spatiului dintre filamentele de actina permite miozinei sa

interactioneze cu andeletele de actina, facindu-le capaile sa se contracte.

6eteaua de filamente de actina este generata si mentinuta de o molecula

proteica mare-FILAMINA"AP"#$%-actina-inding protein.,care este

prezenta in forma dimerica , fiecare dimer,fiind alcatuit din doua suunitati

,fiecare cu greutate moleculara de 2E!+d.omeniul de legare la actina se

gaseste opus domeniului de dimerizare, asa incit dimerul de filamina este o

molecula fle#iila in forma de F ce leaga la amele capete ale F-ului actina,realizind o retea tridimensionala.Aceasta retea tridimensionala se leaga la

memrana plasmatica si sustine suprafata celulara.Aceasta retea tridimensionala

se numeste corte&'l cel'lar si este responsail de forma celulara si deasemenea

este implicat intr- serie de miscari de suprafat inclusiv miscarea.

In studiul citosceletului ca de altfel si in studiul memranei celulare au

fost folosite ematiile.Avantaul este ca aceste celule nu au nucleu si nici

organite celulare,asa incit memrana lor plasmatica ca si proteinele asociate pot

fi izolate fara a fi contaminate de alte variate endomemrane.in plus

citosceletul eritrocitelor este format numai din filamente de actina, lipsindmicrotuulii si filamentele intermediare.itosceletul cortical de actina este deci

responsail de forma de disc iconcav.

&roteina maoritara ce formeaza aza citosceletului cortical este o

proteina asociata actinei numitaspectrina( ce coresp'n)e !ila*inei+

pectrina eritrocitara este un tetramer alcatuit din s lanturi polipeptidice

,alfa si eta cu greutate moleculara(24!+d si respectiv 22o+d)."antul Ceta are

un singur domeniu de legare a actinei la capatul aminoterminal."anturile alfa si

eta se pot asocia pentru a forma dimeri care apoi se pun cap la cap pentru a

forma tetrameri cu 2 domenii separate de legare ale actinei si avind lungimi de2!! nm.apetele filamentelor de spectrina se asociaza cu filamentele scurte de

actina formindu-se in acest mod reteaua de spectrina si actina., ce formeaza

4


5/15

citosceletul cortical al ematiei..Aceasta retea actina- spectrina se leaga de

memrana plasmatica prin anirina,ce se leaga tit de spectrina cit si de

domeniul intracelular al proteinei -en.ii / .; legatura additionala intre reteaua

de spectrina actina si memrana plasmatica poate fi realizata prin proteina enzii

4. ce se leaga si de domeniul intracelular al glicoforinei si proteinei enzii 0.In alte tipuri celulare decit ematie. "egarea citosceletului cortical de

memrana celulara este similara celei din eritrocite,prin proteine spectrin"

lie(spectrine nonetritroi)e+..Acestea sunt reprezentate de7

-!o)rine

"!ila*ina

")is!orina0

isforina este codificata de genele responsaile de doua tipuri de distrofii

musculare7D'c1enne si ecer0A doua este mai putin severa, mai rara si poate

sa nu fie letala.istrofiile musculare sunt un grup de oli genetice caracterizate

prin pierderea progresiva a celulelor musculare./aladia ucenne este cea mai

comuna si severea forma de distrofie ce afecteaza 805!! din copii de se#

masculin.opii nu sunt afectati pina la 0-5 ani, dupa care se oserva prima data

ooseala musculara,urmata de o scadere progresiva a masei musculare, la 2

ani merge in scaun cu rotile , si se moare prin insuficienta respiratorie pe la 2o

ani.auza este afectata gena de pe cromozomul se#ual G ce codifica o proteina

cu greutate moleculara 421 +d numita isforina( spectrina din

em,atii).isforina se leaga de memrana plasmatica a firei musculare striate

printr-un comple# de proteine transmemranare.Aceste proteine

transmemranare la rindul lor se leaga de componente ale matriceie#tracelulare.eci disforina oaca un rol important in ancorarea citosceletului

muscular la matricea e#tracelulara.Acest ancora este necesar stailizarii

memranei plasmatice in timpul contractiei .Coala sus amintita se datoreaza

lipsei disforinei sau inlocuirea ei cu o proteina anormala.

In contrast cu suprafata uniforma a eritrocitelor,cele mai multe celule au

pe memrana plasmatica specializari ce formeaza contacte cu celulele adiacente,

cu componentele tisulare sau cu alte sustraturi(suprafata mediului de cultura.

Aceste regiuni deasemenea servesc ca situsuri de ancorare ale

andeletelor de actina,ce ancoreaza citosceletul la aria de contact.Acestatasament particular al filamentelor de actina este in mod particular evidentiat in

cuturi de firolasti-Honctiunile focale.

2onti'nile !ocale unt modalitati de atasare la mediul de cultura sau la

componente ale matricei e#tracelulare,si se realizeaza prin integrine.Honctiunile

focale servesc drept loc de atasare a andeletelor de actina numite fire de

stress.

*irele de stress sunt andelete de actina crosslinDate de alfa actinina ce

ancoreaza celula si e#ercita tensiune asupra sustratului.Ble sunt atasate la

onctiunile focale ale memranei celulare prin intercatiune cu integrina.Aceastaasocire care este comple#a si nu foarte ine cunoscuta poate fi mediata de alte

citeva proteine7talina

5


6/15

"3inc'lina

"tensina

Atit talina cit si alfa actinina se pot lega la domeniul citoplasmatic al

integrinei.'alina se leaga deasemenea de vinculina ce la rindul ei poate

interactiona cu alfa actinina si tensina( care la rindul ei se leaga si de actina)-au mai izolat si alte proteine in cadrul onctiunilor focale.

itosceletul de actina realizeaza ancorarea la onctiunile de

adezivitate(zonula aderens)0In cadrul zonulei aderens,enzile contractile de

actina se leaga la memrana plasmatica,ontactul dintre celule este mediat de

proteine transmemranare numite ca)1erine.Acestea se leaga de un comple#

proteic ,alfa , eta si gamma catenine.Ceta si gamma cateninele se leaga la

domeniul citoplasmatica al caderinei si la alfa catenina.Alfa catenina se leaga

la vinculina, care va servi apoi ca ptoteina de liDa la citoscelet.

Protr'.iile s'pra!etei cel'lare

ele mai multe celule au protruzii sau e#tensii ale memranei plasmatice,

implicate in miscarea celulara, fagocitoza sau functii specializate ca

asortia.ele mai multe protruzii au in structura lor filamente de actina(fie

permanente fie care se pot rapid rearana in andetele sau retele)

ei mai ine caracterizati sunt *icro3ilii care sunt prelungiri in deget de

manusa ale memranei plasmatice, urmate de prelungiri citoplasmatice, sunt

foarte aundenti pe suprafata celulelor implicate in asortie.(enterocite

,nefrocite) unde formeaza marginea in perie si platoul striat.unt mii de microvii per celula.Stereocilii sunt forme specializate de microvili, ai celulelor auditive

sunt respomsaili de auz prin detectarea viratiilor sonore.

tructura microvilului7In a#ul microvilului se gaseste un fascicul (o

andelete de 2!-0o filamente de actina, legate intre ele de fimrina.;ricum

proteina specializata pentru linDarea filamentelor de actina din a#ul microvilului

este vilina prezenta e#clusiv in microvilii enterocitelor si nefrocitelor.e-alungul

microvilului,filamentele de actina sunt atasate de memrana plasmatica prin

rate laterale formate din cal*o)'lina si *io.ina I implicate in miscarea

memranei microvilului de-alungul andeletei de filamente de actina."a azamicrovilului filamentele de actina sunt ancorate intr-o regiune ogata in

spectrina a citosceletului cortical numita reteaua terminala ce leaga si

stailizeaza microvilii.

In contrast cu microvilii multe protruzii ale suprafetei celulare sunt

tranzitorii, si apar ca raspuns la o serie de semnale e#tracelulare.ele mai multe

sunt implicate in miscare.

Pse')opo)ele sunt e#trensii moderate ondulate ,avind in structura lor

filamente de actina legate intr@o retea tridimensionala, responsaile de

fagocitoza si miscarea amoeoidala.La*elipo)iile sunt prelungiri care au aspect de foi de irtie si au in

structura lor o retea tridimensionala de fire de actina.unt prezente la firo-

$


7/15

laste.

Microspinii(Filopo)iile+ sunt prelungiri sustinute andelete de actina.

*ormarea si retractia acestor prelungiri este azata pe asamlarea si

dezasamlarea regulata a filamentelor de actina.

ACTINA SI MIOZINA

MISCAREA CELULARA

*ilamentele de actina se asociaza cu miozina, si aceasta asocire este

respomsaila de numeroasele miscari.

MIOZINA

Bste prototipul unui motor molecular ce transforma energia cimica a

A'&-ului in energie mecanica, de aceea genereaza forta si energie.ontrcatia

musculara are la aza aceasta interactiune cimica.Aceasta interactiune este

responsaila de variatele miscari prezente la celulele nemusculare, inclusiv

diviziunea celulara.Aceasta interactiune oaca rol important in ilogia celulara.

CONTRACTIA MUSCULARA

B#ista trei tipuri de celule musculare7fire musculare sceletice,cardiace

si netede.Blementele contractile,miofirilele sunt organizate in striatii

transversale.

/usciul sceletic este format din andelete de fire musculare .*iramusculara are diametrul de 5o microni si lungimea de citiva cm,formate prin

fuzionarea multor celule individuale in timpul dezvoltarii.cea mai mare parte a

citoplasmei este alcatuita din miofirile ce sunt andelete cilindrice alcatuite din

doua tipuri de filamente7

-filamente groase de miozina cu diamterul 5 microni

-filamnete sutiri de actina cu diametrul de 1 microni

*iecare miofirila este organizata din unitati contractile numite

sarcomere, ce sunt responsaile de striatiile transversale.sarcomerele au cca 2

microni lungime, contin mai multe regiuni distincte, decelate de microscopulelectronic.la capetele unui sarcomer fiind definite memranele


8/15

'itina este o proteina cu molecula foarte mare 0!!! +d si o singura

molecula se e#tinde de la memrana / la memrana


9/15

INTERACTIUNEA ACTINA –MIOZINA IN CELULELE

NEMUSCULARE

*ilamentele de actina se interdigiteaza cu filamentele de miozina ipolare

formate fin 5-2! molecule de miozina II, ce produc contractia prin alunecareafilametelor de actina.*ilamentele de actina in enzile contractile sunt asociate

deasemenea cu tropomiozina ce faciliteaza interactiunea lor la miozina II.

B#ista doua modalitati de ansale contractile in celulele

nemusculare7!i-rele )e stress si .on'lele a)1erens

ontractia firelor de stress produce tensiunea de-alungul

celulelor,mentinind celula pe suortul pe care este ancorata.

ontractia zonulei aderens altereaza forma celulelor epiteliale de

acoperire.Acest proces este important in timpul dezvoltarii emrionare.ar cel

mai dramatic e#emplu este citocineza@separarea celor doua celule fiice la

sfirsitul diviziunii.Inelul contractil este format din filamente de actina si miozina

II ciar su memrana plasmatica.

In celula nemusculara contractia este reglata de fosforilarea primara a

unuia din lanturile usoare,(lanturi reglatoare).*osforilarea lantului usor de

miozina in aceste celule are in final doua efecte7

-promovarea asamlarii miozinei la filamnetele de actina

-crestrea actiunii catalitice a miozinei

*osforilarea este catalizata de miozin-Dinaza ce este la rindul ei reglata de

calmodulina fi#atoare de calciu.resterea concentratiei de a33 promoveaza

legarea calmodulinei de Dinaza si fosforilarea miozinei.MIOZINELE NECONTRACTILE

=u sunt organizate in filamente si de aceea nu sunt implicate in contractie

&ot fi implicate in alte tipuri de transport7transport de vezicule si

organite,miscari celulare.

ele mai cunoscute miozine sunt memrii familiei miozinei I.

/iozina I contine un capat gloular ce actioneaza ca motor molecular la fel ca in

miozina II./emrii acestei familii sunt mult mai scurti(/@o+d), nu au

coada lunga ca miozina II si nu formeaza dimeri.ozile se pot lega spontan de

alte structuri ,ca organite, vezicule./iscarea miozinei I de-alungul filamentelor de actina poate transporta particola sau vezicula pe care a atasat-o.; functie a

miozinei I discutata dea este aceea de a forma rate laterale ce leaga andelete

de actina de memrana plasmatica a microvilului.-au mai identificat alte 1

clase de miozine7III,-G./ulte dintre ele s-au identificat in aceeasi celula, iar

functia lor ramine de identificat.>n e#emplu de miozina este miozina F

identificata in creierul uman,are rol de caraus de vezicule de-alungul

filamentelor de actina.

9


10/15

FILAMENTELE INTERMEDIARE

Au un diametru de o nm(diametru intermediar intre filamentele de actina

care au 1 nm si microtuuli cu 25 nm)pre deoseire de microfilamentele de

actina si microtuuli,filamentele intermediare nu sunt implicate in miscarea

celulara.Ble sunt cele mai staile structuri ce oaca rol structural.

&6;'BI=B"B *I"A/B='B";6 I='B6/BIA6B.

In timp ce filamentele de actina si microtuulii sunt polimeri ai aceluiasi

tip de proteina(actina si tuulina) filamentele intermediare sunt alcatuite dintr-o

varietate de proteine ce se e#prima in diferite tipuri de celule./ai mult de 5! de

tipuri de filamente intermediare si proteine au fost identificate si au fost

clasificate in $ grupuri,azate pe similaritati intre secventele de aminoacizi.

'ipurile I si II sunt doua tipuri de Deratine,fiecare continind 5 proteinediferite ce se e#prima in celulele epiteliale.*iecare tip de celula epiteliala

sintetizeaza un tip de Deratina din categoria I(acida) si un tip de proteina din

categoria II( neutra8azica), amele copolimerizind pentru a forma un filament.

iteva din proteinele din categoriile I si II se numesc eratine dure si sunt

utilizate pentru productia ungiilor si a firelor de par.Alte tipuri de Deratine se

numesc Deratine moi si sunt aundente in celulele epidermului.

'ipul III de proteine ale filamentelor intermediare include73i*entina

,)es*ina,proteine !i-rilare 4liale aci)e, peri!erina0Fimentina se intilneste in

firolaste , celule musculare netede, leucocite.esmina este intilnita in firelemusculare striate. e prinde de memranele


11/15

ASAMLAREA FILAMENTELOR INTERMEDIARE

&rimul stadiu in formarea filamentelor intermediare este formarea

dimerilor in care partea centrala este formata din doua lanturi polipeptidice

rasucite elicoidal.imerii se pot asocia doi cite doi dispusi paralel.apatulaminoterminal in dreptul capatului caro#iterminal ducind la formare de tetra-

/eri ce se pot atasa cap la cap formind protofilamente.In final un filament

intermediar contine E protofilamente asezate circular ce formeaza o structura

cilindrica.Aceste astonase nu au polaritate.*ilamentele intermediare sunt in

general mult mai staile decit filamentele de actina sau microtuulii. &roteinele

din filamentele intermediare sunt modificate frecvent prin fosforilare ce poate

regla asmalarea si deplasarea lor in celula. el mai clar e#emplu este

foforilarea lamininei nulceare , cea ce duce la dezasamlarea lamininei

nucleare,distrugerea invelisului nuclear in timpul mitozei.*ilamentele de

vimentina deasemenea pot fi dezasamlate in mitoza.

ORGANIZAREA INTRACELULARA A

FILAMENTELOR INTERMEDIARE

*ormeaza o reta elaorata in citoplasma celor mai multe din celule,

e#tinzindu-se de la invelisul nuclear catre memrana plasmatica.Atit

filamentele de ceratina cit si cele de vimentina se ataseaza la anvelopa

nucleara, aparent servind la pozitionarea si ancorarea nucleului in celula. In

acelasi timp vimentina se poate atsa de memrana plasmatica, legindu-se de

ancirina.6eteaua de filamente intermediare este sustinuta si asociata microtu-Culilor.B#ista o serie de droguri care dezasamleaza microtuulii , ele facind ca

filamentele de vimentina sa se colapseze in urul nucleului.*ilamentele de

ceratina ale celulei epiteliale sunt strins ancorate la memranma plasmatica la

zone specializate intervenind in formarea )es*o.o*ilor si 1e*i)es*o.o*ilor

MICROTUULII

A treia componenta principala a citosceletului este reprezentata de

formatiuni cilindrice cu diametrul de 25 nm numite microtuuli.a sifilamentele de actina , microtuulii sunt structuri dinamice , ce se asamleaza si

se dezasamleaza continuu la nivelul celulei. Au rol in mentinerea formei

celulare, in determinismul unor miscaricum ar fi7 locomotia celulara, transportul

intracelular de organite, separarea cromozomilor in mitoza.

Str'ct'ra, asa*-lare, )ina*ica si insta-ilitatea *icrot'-'lilor

/icrotuulii sunt alcatuiti dintr-un singur tip de proteina

numita t'-'lina.'uullina este un dimer alcatuit din doua suunitati 7alfa

tuulina si eta tuulina de 55+ fiecare.a si actina este codificata de o

familie mica de gene.e cunoaste si gamma tuulina localizata in special incentrozom, unde oaca un rol important in initierea asamlarii microtuulilor.


12/15

imerii de tuulina vor polimeriza pentru a forma microtuulii care in

general sunt alcatuiti din 0 protofilamente asamlate in urul unui spatiu

central.&rotofilamentele ce sunt alcatuite dintr-un aranament cap-coada al

dimerilor de tuulina sunt sunt disouse paralel la nivelul microtuulilor."a fel ca

filametele de actina sunt structuri polare cu doua capete distincte7capatul 3cu ocrestre rapida si capatul- cu o crestere incetinita.&olaritatea este importanta in

determinarea directiei de miscare de-alungul microtuulului,e#act cum

polaritatea filametului de actina determina directia de miscare a miozinei. i-

merii de tuulina se pot depolimeriza la fel de repede cum se pot polimeriza, iar

microtuulii pot avea cicluri rapide de asamlare si dezasamlare.

Atit alfa cit si eta tuulina leaga '&-ul, care functioneaza analog A'&-

ului,legat de actina reglind polimerizarea.In particular '&-ul legat de eta

tuulina este idrolizat la & urmind polimerizarea

Aceasta idroliza a '&-ului staileste afinitatea de legare a tuulinei

fata de alte molecule,de aceea favorizeaza depolimerizarea si duce la

comportamente dinamice. e poate vori de acelasi comportament de tread

milling( de asamlare si dezasamlare in care moleculele legate de '& sunt

permanent pierdute de la capetele si sunt inlocuite prin additie de molecule de

tuulina legate de '& la capatul 3, in acelasi microtuul.'urnoverul de

reinnoire este rapid de citeva minute si este foarte important pentru remodelarea

citosceletului din timpul mitozei.in cauza rolului central al microtuulilor in

mitoza , drogurile ce afecteaza asamlarea microtuulilor sunt utilizate in

tratamentul cancerului-olcicina, calcemidul se leaga de tuulina si inia

polimerizarea tuulinei, deci loceaza mitoza. Fincristina , vinlastina iniaselectiv diviziunea celulelor tumorale si metastazarea prin iniitia miscarii.

'a#olul stailizeaza microtuulii,locind diviziunea.

CENTRII DE ORGANIZARE AI MICROTUULILOR

/icrotuulii se e#tind in celula din centrii de organizare ai microtuulilor

in care sunt ancorati cu capetele -. In marea maoritate a celulelor centrul de

organizare este entrozomul care este localizat in apropierea nucleului.In timpul

mitozei microtuulii se e#tind din centrul celular duplicat pentru a forma fusulde diviziune, ce ste responsail de separarea si distriutia cromozomilor in

celulele fiice.entrozomul serveste de situs initial de asamlare al

microtuulilor, care cresc apoi catre periferie de la nivelul centrozomului.Acest

lucru staileste si polaritatea microtuulilor in celula.apatul-este la nivelul

centrozomului ,iar capatul 3 este catre citoplasma celulara.entrozomii sunt

formati dintr-o perece de centrioli perpendiculari unul pe celalalt,inconurati de

o masa amorfa numit material pericentriolar.

entriolii sunt structuri cilindrice ce sunt alcatuite din 9 triplete de

microtuuli,similar corpusculului azal al cililului si flagelului.;ricum centriolii

sunt precursorii corpusculilor azali./icrotuulii ce emana din centrozom se

termina la periferia materialului pericentriolar, deci nu centriolii, ci materialul

2


13/15

pericentriolar initiaza asamlarea microtuulilor. >n numar mare de prteine

asociate cu centrozomul au fost identificate, dar nu a fost precizat rolul lorin

asamlarea microtuulilor.REORGANIZAREA MICROTUULILOR IN TIMPUL MITOZEI

Aranamentul microtuulilor prezent in interfaza se dezasamleaza insuunuitati liere de tuulina,care sunt responsaile de formarea fusului de

diviziune,care la rindul lui este responsail de separarea cromozomilor.

In primul moment are loc duplicarea centrozomului pentru a forma 2 centrii de

organizare separati , si care se dispun la polii opusi ai celulei.entriolii si

celelalte componente ale centrozomului se duplica in interfaza, dar ramin

impreuna de-o parte a nucleului pina incepe mitoza.ei doi centrozomi apoi se

separa si se muta de-o parte si de alta a nucleului,formind cei doi poli ai fusului

de diviziune.um celula intra in mitoza, asamlarea si dezasamlarea dinamica

au loc, mai intii rata de dezasamlare creste de lo ori. =umarul de microtuuli ce

emana din centrii de organizare creste de 5-o ori.Are loc o dezasamlare a

micortuulilor interfazici si creste formarea de microtuuli scurti emanati din

centrozom.In 92$ /arc +irscner si 'im /itcison au aratat ca formarea

fusului de diviziune implica o stailizare selectiva a unor mictoruuli ce emana

de la nivelul centrozomului./icrotuulii care formeaza fusul de diviziune sunt

de trei tipuri7

a./icrotuulii Dinetocorocentriolari , sunt asociati cu proteine specifice pentru a

forma Dinetocorii. Atasarea microtuulilor la Dinetocorii cromozomiali

satilizeaza microtuulii.Acesti microtuuli oaca un rol important in separarea

cromozomilor mitotici. .microtuulii polari care sunt atasati la cromozomi si se intrepatrund cu

microtuulii de la polul opus in partea centrala a celulei.

c./icrotuulii astrali ,care emerg radiar in urul centrozomilor, au lier capatul 3

ca si cei care formeaza fusul, deci sunt polari.

eplasarea cromozomilor de-alungul fusului de diviziune, catre polii

celulei in anafaza diviziunii mitotice este mediata de o proteina motor asociata

fusului.

Asamlarea si dezasamlarea dinamica a microtuulilor este reglata de ovarietate de proteine asociate microtuulilor(/A&s), care au fost izolate, fifind

de mai multe tipuri si avind functii diferite.ele mai ine caracterizate au fost

/A&s izolate din creierul uman al unor mamifere( /A&s-, /A&s-2 si

proteinele 'au. Aceste proteine se leaga de microtuuli si inia disocierea

suunitatilor de tuulina.In additie pentru stailizarea microtuulilor ele pot

media asocirea lor cu alte elemente ale citosceletului(cum ar fi filamentele

intermediare). >n un e#emplu pentru rolul microtuulilor staili in

determinarea polaritatii este neuronul care are doua tipuri distincte de

procese(dendritele si a#onii).Atit a#onii cit si dendritele sunt sustinute demicrotuuli staili ,impreuna cu neurofilamenmte.

0


14/15

;ricum microtuulii din a#oni si dendrite sunt diferit organizati si se

asociaza cu /A&s distincte

In a#oni,toti microtuulii sunt orientati cu capetele 3 catre utonii

terminali si capetele catre corpul celular.Acest capat nu este ancorat nu este

ancorat in centrozom. Amele capete se termina in citoplasma a#onului. Indendrite microtuulii sunt paraleli intre ei dar unii au capatul 3 si altii capatul

catre corpul celular.&roteinele asociate microtuulilor in a#on sunt proteinele tau

,iar in dendrite /A&s-2.

MOTORUL MICROTUULILOR SI MISCARILE

/icrotuulii sunt responsaili de diferite tipuri de miscari,

incluzind7transportul celular,pozitionarea memranelor veziculare si a

organitelor, separarea cromozomilor in mitoza, ataia cililor si flagelilor.

/iscarea de-alungul microtuulilor este azata pe e#istenta unei proteine

motor ce utilizeaza energia derivata din idroliza A'&-ului.

B#ista doua familii de astfel de proteine7

.ine.inele

2.)ineinele

+inezina si dineina sunt proteine distincte ce se misca de-alungul

microtuulilor in directii opuse7Dinezina de la capatul la capatul 3

inenina de la capatul 3 la capatul

&rima identificata a fost dineina de catre Ian ions in 9$5.&urificareaacestei forme de dineina(numita dineina a#onemala) a fost facilitatea de

cantitatea mare de proteina e#istenta in cili.+inezina a fost purificata in 9E5 in

a#oni.

+inezina de deplaseaza dinspre catre 3. apatul 3 este dispus ctare

utonul terminal si deci Dinezina are rolul de a transporta veziculele si organitele

celulare dinspre corpul celular.ar s-a oservat ca acestea se deplaseaza la loc in

corpul celular, de unde s-a tras concluzia si apoi s-a izolt o proteina asociata

/aps- care se misca de la 3 catre si este respomsaila de intoarcerea

organitelor in corpul celular. tudiile au aratat ca /aps- este ecivalentadineinei din cili.

+inezina este o proteina cu /@0$o +d, avind lanturi grele(! +d) si 2

lanturi usoare ($!-1!Dd)."anturile grele realizeaza un domeniu lung

elicoidal.apetele =-terminale gloulare reprezinta motorul moleculei.e leaga

atit de A'& cit si de microtuuli.idroliza A'&-ului furnizeaza energie pentru

deplasare.omeniul motor-gloular al Dinezinei are 04o aa , este mai mic decit

al miozinei(E5! aa).ristalografia cu raze G indica ca ,Dinezina si miozina au

domeniile cu rol de motor similare,sugerind ca atit Dinezina si miozina utilizeaza

mecanisme moleculare identice pentru a cupla si a idroliza A'&-ul.oadamoleculei de Dinezina este alcatuita din lanturile usoare in asociatie cu capetele

caro#il ale lanturilor grele.&ortiunea responsaila de legarea altor componente

4


15/15

celulare(vezicule, organite) ce sunt transportate de-alungul microtuulilor , este

capatul moleculei cu rol de motor.

ineina are molecula foarte grea 2!!!+d si are 2-0 lanturi grele(5oo Dd)

comple#ate cu un numar variail de polipeptide usoare si medii(4-2!Dd).

Identic cu Dinezina ,lanturile grele formeaza domenii gloulare ce leaga A'&-ulsi sunt responsaile de deplasarea de-alungul microtuulilor. &ortiunea azala a

moleculei este formata din lanturile medii si usoare si se leaga de organitele

celulare

CILII SI FLAGELII

unt prelungiri ale celulelor eucariote, ce au in structura lor microtuuli.

/ulte acterii au flageli , dar sunt diferiti de cei ai eucariotelor.

ilii si flagelii celulelor eucariote sunt foarte similari in structura, avind

diametrul !,25microni si lungimea pentru cil@!microni iar pentru

flagel@2!!microni.

tructura fundamentala de aza a cililor si flagelilor este a&one*a,

alcatuita din microtuuli si proteinele lor asociate./icrotuulii au un aranament

caracteristic 932(un dulet inconurat de 9 dulete periferice)In cadul duletelor

&eriferice e#ista un microtuul complet format din 0 protofilamente si un

microtuul incomplet format din !- protofilamente.Acest microtuuli

periferici sunt legati de perecea centrala prin legaturi radiare alcatuite din

ne#ina.In additie e#ista 2 rate de dineina care sunt atasate la fiecare microtuul

A,iar activitatea de motor a dineinei determina ataia cililor si flagelilor.apatul al microtuulilor din cili sau flageli este ancorat in corpusculul azal,ce este

similar ca structura centriolului avind triplete de microtuuli.orpusculii azali

oricum oaca un rol clar in organizarea a#onemei.Bi initiaza formarea si

cresterea microtuulilor prezenti in a#onema si ancorarea lor la suprafata

celulara.

/iscarea cililor si a flagelilor reprezinta alunecarea relativa a duletelor

de microtuuli unele fata de altele su actiunea dineinei.Caza moleculei de

dineina se leaga ce sufira A a duletului,in timp ce capetele gloulare de leaga

de sufira C din duletul adiacent./iscarea capetelor de dineina in directia 3 catre - ,determina ca

microtuulul dintr-un dulet sa alunece spre capatul azal al microtuulului C

adiacent.deoarece duletele de microtuuli in a#onema sunt conectate prin

ne#ina,alunecarea unui dulet in raport cu altul determina inclinarea , indoirea

lor.

5

curs matricea citoplasmatica

Documents