Citologia

Le vescicole extracellulari sono nanovescicole

Sono secrete sia da cellule in salute sia da cellule con alterazioni metaboliche; si originano dai corpi multivescicolari dalla cellula. Hanno un contenuto proteico, lipidico e molecolare caratteristico della cellula produttrice, svolgono un ruolo importante come mediatori di comunicazione intercellulare.

Trasporto di membrana, esocitosi, endocitosi

Corpi multivescicolari: dall'apparato del Golgi vengono prodotte classi di vescicole di vario tipo che vengono rilasciate all'esterno della cellula seguendo il percorso di secrezione descritto precedentemente ma con una differenza: ci sono tante piccole vescicole senza rivestimento all'interno di una vescicola più grande che trasporta il sistema fino alla membrana e rilascia piccole vescicole contenenti materiale biologico.

Questo meccanismo tutela le proteine che andrebbero incontro a facile degradazione se riversate in ambienti cellulari esterni non consoni alla proteina stessa.

La matrice extracellulare

Si può osservare una matrice extracellulare e una cellula messa all'interno. La matrice è un insieme di proteine complesse e di proteoglicani (proteine associate a lipidi e glicolipidi in alcuni casi), che formano degli intrecci all'interno dei quali sono depositate le cellule. Le cellule generano queste strutture perché servono per ancorarsi all'ambiente nel quale si trovano e stabilire connessioni con le cellule vicine.

La matrice extracellulare è sempre presente, quello che cambia è:

• la quantità di matrice prodotta,
• la tipologia di matrice extracellulare che viene prodotta che dipende dalla tipologia delle cellule.

Tutte le

Le cellule hanno bisogno di matrice extracellulare. Le cellule staminali, ad esempio, hanno bisogno di una matrice extracellulare diversa da quella presente nei tessuti nel momento in cui sono differenziate. Le cellule tumorali hanno una matrice extracellulare che è diversa. Quello che fanno le cellule "homing tumorali" è cambiare la matrice extracellulare, cioè generare una matrice extracellulare che è consona alle caratteristiche tumorali. Senza la matrice extracellulare, la cellula perderebbe delle informazioni sia chimiche che fisiche e sarebbe "non connessa" con il mondo.

Se il citoscheletro è l'impalcatura tridimensionale interna delle cellule, la matrice extracellulare organizza lo spazio esterno della cellula. La matrice extracellulare consiste in una rete di proteine fibrose, proteoglicani e proteine di adesione che sono secrete dalle cellule animali (componenti solide) e biomolecole (fattori di crescita, citochine, molecole segnale che formano la comunicazione tra le cellule).

componente solubile). N.B. ricordiamo che le proteine possono essere globulari quando hanno una forma a sferetta e fibrose quando sono allungate, proteine associate a carboidrati che sono oligosaccaridi e formano i proteoglicani, e infine ci sono le proteine di adesione così chiamate perché facilitano l'ancoraggio, sono anche chiamate adesive, ancorano la cellula alla superficie. Essa fornisce un supporto strutturale nei tessuti e può influenzare lo sviluppo e le funzioni biochimiche delle cellule. L'architettura generale di un tessuto è determinata da meccanismi di adesione che coinvolgono non solo le interazioni cellula-cellula, ma anche le interazioni cellula-matrice. La matrice cellulare organizza le cellule nei tessuti e coordina le funzioni cellulari. La matrice extracellulare contiene fibre insolubili di collagene, proteine della matrice multiadesive che legano recettori di adesione della superficie cellulare, e proteoglicani, un gruppo eterogeneo di

macromolecole contenenti una proteina core con più catene polisaccaridiche allegate. Un altro componente importante della matrice, l'acido ialuronico, è un grande polisaccaride che forma rendendo la matrice elastica un gel altamente idratato, (può essere più o meno solida o più o meno liquida, non è mai liquida, è solo per dare l'idea della consistenza del gel, a seconda delle necessità biologiche).

LA MATRICE EXTRACELLULARE

Le proteine fibrose della matrice: COLLAGENE

Il collagene è la principale proteina fibrosa insolubile nella matrice extracellulare e nel tessuto connettivo. È la proteina più abbondante nel regno animale. Ci sono almeno 16 tipi di collagene, ma l'80-90% del collagene nel corpo consiste di tipo I, II, e III.

Le molecole di collagene si impaccano insieme per formare fibrille lunghe e sottili di struttura simile. Il Tipo IV, al contrario, forma un reticolo bidimensionale. Diversi altri

tipi collagene si associano con altre fibrille di collagene, collegandole tra loro o con altri componenti della matrice. Un tempo si pensava che tutti i collageni fossero secreti dai fibroblasti nel tessuto connettivo, ma ora sappiamo che numerose cellule epiteliali producono certi tipi di collagene.

Nella figura osserviamo la struttura a griglia e a fibre del collagene, in entrambi i casi il collagene è estremamente resistente e consente alle cellule che lo producono di ancorarsi fortemente all'ambiente nel quale si trovano, crea una specie di griglia formata da fibre di ancoraggio che sono uniche nel loro genere.

Il collagene ha una struttura di base detta a TRIPLA ELICA, composta da tre subunità a spirale:

• α1
• α2

Ogni catena contiene esattamente 1050 amminoacidi avvolti intorno all'altro formando una tripla elica destrorsa, l'elica si avvolge sempre di più andando a formare una bobina di base. Questa si associa ad

altricollageni fino a formare, inizialmente una fibrilla iniziale, e infine, una fibrilla finale.si passa da 1.5 nm, 10.300 nm fino a 0.5-3 micron, molto grande rispetto le cellule che possonoandare in un range di 20-30-40 micron

La struttura a tripla elica del collagene deriva da una ripetizione di tre aminoacidi:

Questi amminoacidi formano un motivo

1. Glicina ripetuto di Gly-Pro-X, dove X può
2. Prolina essere qualsiasi amminoacido.
3. Idrossiprolina

I legami a idrogeno che collegano il NH al legame peptidico di un residuo di glicina con un gruppo carbonilico peptide (C=O) del peptide adiacente tengono le tre catene insieme. L'angolo fisso del C - N peptidil-prolina o un legame peptidil-idrossiprolina consentono a ciascuna catena polipeptidica di piegare in un'elica con una geometria tale che le tre catene polipeptidiche possono ruotare insieme per formare un'elica a tre filamenti. α,

È interessante notare che, anche se i collegamenti rigidi prolina

Spontaneamente una domanda: abbiamo detto che quando un alfa elica incontra una glicina e una prolina, si interrompe l'alfa elica, in questo caso no. Perché non genera interruzione dell'alfa elica? Nei meccanismi di produzione del collagene sia glicina che prolina subiscono una serie di modificazioni e diventano compatibili con la struttura.

Ci sono tante modificazioni, osservando questa struttura ad esempio: possiamo osservare alcuni apparati delle cellule che sono: l'apparato del Golgi, il reticolo endoplasmatico e la membrana dove il collagene sarà secreto perché l'attività di questa proteina viene fatta all'esterno della cellula perché è un componente fondamentale della matrice extracellulare.

Dalla sede in cui il collagene viene prodotto, (piccola parentesi sulla sintesi delle proteine), solitamente le proteine vengono prodotte al livello dei ribosomi, delle strutture cellulari importanti fatte da proteine e acidi ribosomiali.

strutture molto compatte e complesse, delle quali si formano dei siti particolari che interagiscono con l'rna messaggero, con l'rna che trasporterà gli amminoacidi e da lì si formano le proteine. Solitamente la proteina che viene prodotta subisce delle modificazioni diventando quasi finita, fatte eccezione per alcune proteine che vengono completate e maturate durante il loro percorso. Se una proteina come in questo caso è destinata a fuoriuscire dalla cellula, la proteina finale e matura si avrà soltanto dopo essere stata secreta, trasportata nell'apparato del Golgi, da qui nelle vescicole e infine all'esterno. Durante questo tragitto vi sono degli enzimi che prendono dei pezzi della proteina e li modificano in modo tale da dargli quelle che sono le caratteristiche biochimiche che la proteina avrà quando sarà completata. Il completamento dell'attività avviene solo quando i pezzi che si osservano