Appunti corso Bioingegneria cellulare pt.2

PROTEINE ASSOCIATE

Queste proteine associate ai FI creano legami con essi o con altri filamenti. Legano IF instrutture cross-linked per aumentare la stabilità (legano IF tra di loro e con altri filamenti):

• Plectina: cross links coi microtubuli (assone);
• Anchirina: lega IF ai filamenti di actina;
• Recettore B della lamina: lega la membrana nucleare, lega il FI alla lamina;
• Desmoplachina: lega IF tra loro nelle regioni del desmosoma (giunzione).

I FILAMENTI DI CHERATINA E GIUNZIONI SPECIALIZZATE

Negli epiteli di qualsiasi tipo, i IF di cheratina formano giunzioni che tengono insieme le cellule (desmosoma) o le ancorano alla matrice extracellulare, nei contatti focali (emidesmosoma), equeste sono tutte cheratine del tipo I o II.

Il desmosoma è nella prima immagine, in blu si vede la regione in cui si ha la placca concontinuità tra le due membrane, poi la zona occludens e adherens e nella regione intra cellule,ci sono molecole, le caderine che gestiscono il legame.

esterno tra le cellule. Si interlocano construtture che si estroflettono e siti di legame che si attivano che mantengono nella zona del desmosoma mantengono in posizione le membrane delle cellule coinvolte. La placca dove si ha contatto diretto è più profonda. Prima della tight junction prima della placca ci sono dei rinforzi, sono parti della membrana irrigidite da FI che si agganciano in membrana formando delle regioni in cui si dispongono ad U per irrigidire tutto. L'emi-desmosoma funziona simile ma nel contatto focale, tra membrana la lamina basale. Oltre all'actina legata per irrigidire la regione si ancorano in membrana i FI sempre con forma ad U.

Si vede qui una trasmissione elettronica di due cellule adiacenti e vediamo sotto alla tight junction dove si ha collegamento. Si ha un FI che si ancora in membrana e torna indietro e tanti FI per tutte le lunghezze delle placche. Un altro modo per visualizzare è nell'immagine sotto,

microtubuli (plectina) per aumentare la resistenza a trazione e lo spazio occupato. La loro presenza aumenta il diametro dell'assone e rende più veloce la sua crescita.

Lamine nucleari (Tipo V): Formano un reticolo attorno al nucleo, in tutte le cellule. La laminasi struttura e formano filamenti stabili. Hanno rod molto lunghi (dimero). 293I filamenti si dis-assemblano (fosforilazione) quando la membrana si rompe (divisione cellulare) si riassemblano attorno al nucleo della cellula figlia. Struttura come se fosse a trama e ordito e sono caratterizzate appunto da rod (parti centrali delle eliche) molto lunghi, coiled coin. Sono filamenti permanenti fino a che non si ha distruzione nucleare, entrano in contatto diretto con la cromatina.

Quella sopra è una scansione elettronica, qui si vede invece una microscopia a trasmissione e si vede che in basso a sinistra si ha la parte nucleare e in alto a destra la parte citoplasmatica e le palline nere sono i ribosomi. Si ha la lamina e l'etero-cromatina.

Si vede l'interlacciamento tra lamine ed etero-cromatina.

CITOSCHELETRO NEGLI ERITROCITI

La struttura che analizziamo qui è la corteccia, non la membrana, che è fatta con spectrina e piccoli filamenti di actina, a differenza delle altre cellule che hanno actina.

294 BIONGEGNERIA CELLULARE

La spectrina, vista nello spaccato di un globulo rosso sopra, si vede la regione corticale. Qui è diversa dalla struttura di network di actina a cui siamo abituati. Si ha actina con piccoli frammenti cappati che sono dei punti di incontro che accolgono filamenti di altro tipo in verde, che sono tetrameri di spectrina di 200 nm circa. Vanno ad intercalarsi e stabilizzarsi su dei frammentini di actina. Il citoscheletro è quindi fatto da una rete con maglie di spectrine che si dispongono a formare dei poligoni bloccate su dei nodi, che sono le strutture costituite da un frammentino di actina.

Si vede anche che non sono liberi ma in maniera abbondante ancorati in membrana, in

più punticond molecole di ancoraggio differenti che sono:

• Per la spectrina c’è l’ankirina;
• L’actina è legata a delle glicoproteine di membrana con Band 4.1 grazie a molecole diancoraggio;

Vediamo nell’ingrandimento actina stabilizzata dalla tropomiosina, e le spectrine sonostabilizzate all’actina da un complesso molecolare con Band 4.1 e adducina.

STRUTTURA DELLA SPECTRINA

Era nell’elenco delle actin binding proteins. Ha rod diversi, non con delle unità ripetitive chesono triplette di eliche (già visto). Ha 4 catene principali che sono l’associazione di n unitàripetitive con due dimeri e ciascun dimero ha associazione testa-testa quindi simmetrica di:

• Una catena alfa: 22 ripetizioni;
• Una catena beta: 17 ripetizioni.

La catena alfa si coniuga con beta con associazioneche è N-C terminale. Dall’altra parte abbiamo betache si interfaccia con alfa. Si ha sempre un dimeroalfa beta che si associa

di contrarsi, di ridurre la lunghezza total delle unità ripetitive e lo fa grazie al loop giallo che collega le due alfa eliche.

Pensiamo ad un esperimento, prendo delle molecole di spectrina, l'actina, le molecole stabilizzatrici e poi metto dei marcatori lungo le spectrine, molecole segnale che posso evidenziare se fluorescenti così si vede in base ai punti se è distesa e cosa sta facendo (non sono realmente esistenti i colori). In una situazione distesa si ha la formazione di una maglia distesa di circa 200 nm tra un'actina e l'altra. Se le spectrine sono attivate si contraggono e riducono la loro lunghezza si vede che i marcatori si stanno tutti concentrando quindi la spectrina accorcia la lunghezza, la dimezza.

Vengono fatte delle modifiche conformazionali che consentono un elevato allungamento del loop, che si traduce in un accorciamento della catena, viene raddrizzato, non è più ad U, si completa l'elica, si raddrizza il loop.

ingrandisce sivede sempre di più, la parte dei buchisono i nodi, le parti di ancoraggio. Non sivede bene l’esagono in D ma si capisceuna struttura ripetitiva sottostanteordinata. È utile ora analizzare ilcomportamento meccanico di questestrutture.

Parte 6: le proprietà meccaniche

PROPRIETA’ MECCANICHE DELLE PROTEINE CSK Partiamo dal risultato finale di un esperimento, plot di una caratterizzazione meccanicaesperimenti condotti con un viscosimetro per vedere il loro comportamento dal punto di vistameccanico: si fanno formare MT, filamenti intermedi e actina e si fanno crescere in una strutturaa gel, e lasciandoli interagire tra loro senza aggiunta di proteine. Si fa poi l’esperimentoreologico, valutazione della risposta allo sforzo di taglio di questo gel di filamenti. 297Si applica uno sforzo di taglio sullastessa quantità di un gel di MT,filamenti di actina e vimentina (IF),con i pallini vuoti ci sono anchemolecole di collegamento