Citologia

ATP.

Movimento della dineina – la dineina ha domini motore di

ATPasi circolari.

Quando l’ATP viene idrolizzata e quindi viene generata energia avviene un cambiamento

conformazionale che fa spostare la proteina lungo il microtubulo.

- Trasporto degli organelli – le dineine nel trasporto di vescicole sono complessate ad altre proteine in

un unico complesso de o complesso della diac na. → quando i domini circolari della dineina si 144

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a vano generano il movimento del

complesso che trasporta la vescicola lungo il

microtubulo.

- Nelle cellule dei pesci accade una cosa

a ascinante: proteine motrici che

trasportano pigmen in vescicole de e

melanosomi possono fare cambiare colore

al pesce in base alla loro disposizione nella

cellula.

Possono essere dispos lungo i microtubuli

in maniera causale o possono essere

aggrega tu ’a orno al nucleo.

- Nei neuroni, cellule molto grandi,

l’e cienza del segnale dipende dal

trasporto sul microtubulo (tramite dineine

e chinesine) che funge da “binari” grazie ai

quali i neurotrasme tori possono arrivare

alla cellula bersaglio.

Se il trasporto fosse browniano (random), il nostro corpo non potrebbe essere così e ciente.

- Microtubuli e centrosomi sono alla base di stru ure come ciglia e agelli.

L’assonema delle ciglia ha una stru ura simile a quella di un centriolo: nove dimeri di tubulina sono

pos circolarmente e in più ce ne sono due centrali.

- Le ciglia servono a generare movimento di liquido sovrastante la cellula.

Il movimento è possibile grazie alla presenza di molecole di dineina all’interno dei microtubuli:

se le dineine non sono ancorate ai microtubuli, le due coppie di microtubuli scivoleranno lungo l’altra

coppia, mentre in un assonema inta o lo scivolamento delle coppie di microtubuli è impedito da 145

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collegamen proteici essibili: l’azione motrice della dineina provoca perciò la curvatura, che genera

il movimento ciliare.

- Il ciglio primario, presente su quasi tu e le cellule eucario che, funziona come una vera e propria

antenna di segnali molecolari che trasme e all’interno della cellula.

- FILAMENTI INTERMEDI – bre simili a corde con un diametro di circa 10 nm; sono forma da

proteine dei lamen intermedi, che cos tuiscono una famiglia grande ed eterogenea. I lamen

intermedi servono per la resistenza della cellula ad intensi s ramen .

I lamen non sono dota di polarità, a di erenza di microtubuli e micro lamen .

Sono polimeri altamente stabili che posseggono una notevole forza meccanica.

L’assemblaggio e il disassemblaggio dei lamen intermedi sono regola da modi cazioni post-

traduzionali. → ad esempio durante la fosforilazione.

Stru ura dei lamen intermedi – il monomero dei lamen intermedi è ad alfa-elica: tetrameri di

singole proteine che si associano lateralmente formano il lamento. 146

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Assemblaggio – due dimeri si assemblano in modo an parallelo e sfalsato a formare un tetramero

(non polarizzato). I tetrameri si associano tra loro e poi si compa ano insieme.

- Tipi principali di proteine dei lamen intermedi nelle cellule dei vertebra :

- Tu gli eucario hanno microtubuli e micro lamen , ma soltanto alcune specie animali presentano

lamen intermedi.

- Formazione di legami crocia – i lamen intermedi possono formare legami crocia , ancorandosi al

resto del citoscheletro grazie a speci che proteine, che a loro volta sono ancorate a complessi

speci ci a formare un re colo che ene insieme la cellula nel suo complesso: 147

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- Complessi SUN-KASH – proteine ada atrici che perme ono di ancorare la lamina nucleare alla

membrana nucleare dove la lamina incontra proteine del citosol (connessione nucleo-citoplasma).

- Le sep ne sono par colari proteine che servono per regolare la polarità della cellula e delle stru ure

cellulari. Ad esempio, durante la gemmazione di una cellula vanno a cos tuire un intero dominio

speci co in una parte della cellula gemmata.

Lezione 12 – la cellula e il suo contesto sociale; la matrice extracellulare 148

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- Come interagisce la cellula con le altre cellule che formano un organismo? Queste devono vivere in

funzione della sopravvivenza e del benessere dell’organismo che compongono.

- Le cellule hanno bisogno di aderire l’une alle altre e aderire alla matrice extracellulare di supporto,

altrimen il nostro corpo si potrebbe disintegrare.

- Le cellule dell’epitelio, ad esempio, aderiscono molto bene tra di loro, sopportando stress di vario

po, come quelli causa da uno s ramento.

- Sono le giunzioni cellulari a mantenere adese le cellule → tu e le sostanze che devono passare, lo

devono fare in un meccanismo transcellulare.

- L’insieme di giunzioni è denominato complesso giunzionale.

- Schema rappresenta vo delle giunzioni cellulari: 149

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- Ognuno dei qua ro principali pi di giunzioni di ancoraggio dipende da proteine transmembrana di

adesione che a raversano la membrana plasma ca, con una terminazione legata al citoscheletro

all’interno della cellula e l’altra terminazione legata ad altre stru ure all’esterno.

- GIUNZIONI DI ANCORAGGIO – possono essere di due pi: giunzioni aderen , desmosomi ed

emodesmosomi.

- Le caderine sono proteine che formano le giunzioni cellula-cellula; le integrine sono proteine che

formano le giunzioni cellula-matrice.

- Le caderine sono una classe importante di proteine trans-membrana.

ll legame tra le caderine è generalmente omo lico, ovvero fra cellule e proteine dello stesso po. →

le interazioni delle caderine sono mediate dagli ioni Ca+, che perme ono alla stru ura di essere più

essibile e quindi di interagire facilmente con le altre caderine.

I legami tra le proteine sono non-covalen , poiché hanno bisogno di una stru ura dinamica.

- Adesione sele va tra cellule: assor mento

Le caderine sono essenziali nello sviluppo embrionale: queste mediano un riconoscimento altamente

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speci co tra cellule. → questo è permesso da legami non covalen omo lici che perme ono alle

cellule di riorganizzarsi in maniera speci ca.

- Separazione tra cellule dipendente da caderine

Studi condo su cellule in coltura ra orzano ulteriormente

l’ipotesi che il legame omo lico delle caderine controlli i processi

di segregazione dei tessu : in una linea di broblas in coltura

de cellule L, per esempio, le caderine non vengono espresse e le

cellule non aderiscono le une alle altre.

Quando queste cellule vengono transfe ate con DNA che codi ca

la E-caderina, le E-caderine presen su una cellula si legano alle E-

caderine presen sull’altra, portando all’adesione cellula-cellula.

Se cellule L che esprimono caderine di po diverso vengono

mescolate assieme, esse vengono smistate e si aggregano

separatamente; ciò indica che caderine diverse si legano

preferibilmente a caderine del loro stesso po.

Una simile segregazione di cellule avviene anche se vengono mescolate cellule L che esprimono

diverse quan tà della stessa caderina. Cellule che esprimono al livelli di E-caderina si separano da

cellule che esprimono bassi livelli di E-caderina. Le cellule che esprimono al livelli aderiscono più

fortemente e niscono all’interno.

- Espressione dinamica delle caderine

Un epitelio si invagina no a creare una stru ura che si chiude su sé stessa e si separa dal resto

dell’epitelio. Perché questo accade? Proprio perché le cellule esprimono caderine diverse.

Queste transizioni epiteliali-mesenchimali (EMT) svolgono un ruolo essenziale nello sviluppo

embrionale e nel cancro.

- Giunzioni aderen tra cellule epiteliali

Le cellule epidermiche dell’intes no sono dotate di microvilli che aumentano la super cie di

assorbimento. Queste stru ure sono tenute insieme da lamen di ac na, che a loro volta sono

lega a cinture di adesione che tengono stre e le cellule. → questa speci cità della stru ura interna

della cellula serve a separare il dominio apicale da quello basale, a nché non ci sia rimescolamento

di proteine di membrana. 151

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- Giunzioni aderen – la formazione di

giunzioni aderen è mediata

dall’a vazione GTPasi: Quando le cellule

entrano in conta o, prendono forma

piccoli raggruppamen di caderine e

catenine a livello dei si di conta o. Essi

si associano all’ac na, portando

all’a vazione della GTPasi monomerica

Rac.

Rac promuove ulteriori protrusioni

dell’ac na nelle vicinanze, espandendo la

dimensione della zona di conta o e

promuovendo così il reclutamento delle

caderine e delle loro catenine associate.

Alla ne, Rac viene ina vato e

rimpiazzato dalla GTPasi collegata Rho,

che indirizza il rimodellamento dell’ac na

verso l’assemblaggio di fasci di lamen

lineari e contra li e promuove l’assemblaggio dei lamen di miosina II per perme ere l’a vità

contra le.

- L’interazione ac na-caderina è mediata da alfa- e beta-catenine (proteine ada atrici) e vinculina che

crea legami crocia .

- Meccanismo molecolare alla giunzione aderente – le giunzioni aderen sono dei sensori di

tensione. Quanto più in tensione sono le cellule, più si stabilizzano le proteine che formano le

giunzioni: quando i lamen di ac na sono ra dall’interno della cellula dalla miosina II non

muscolare, la forza risultante disavvolge un dominio della alfa-catenina, esponendo così un sito di

legame per la proteina ada atrice vinculina altrimen nascosto. La vinculina poi promuove un

ulteriore reclutamento di ac na, ra orzando i collegamen tra la giunzione e il citoscheletro. 152

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- Contrazione della cintura di adesione – in determinate condizioni di tensione, la contrazione

orientata dei fasci di ac na e dei lamen di miosina che corrono lungo le cinture di adesione causa

il restringimento delle cellule epiteliali al loro apice e aiuta il foglie o epiteliale ad arrotolarsi in un

tubo. Questo meccanismo è collegato alla trascrizione.

- Desmosomi ed emidesmosomi – all’interno della cellula, i fasci di lamen intermedi simili a funi

che sono ancora ai desmosomi formano un’impalcatura stru urale dotata di grande resistenza alla

tensione, fornendo resistenza meccanica agli epiteli. 153

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I desmosomi regalano giunzioni cellula-cellula, mentr