Citologia - Il citoscheletro

FILAMENTI INTERMEDI

I filamenti intermedi sono i filamenti più robusti e resistenti (sono i più stabili). Hanno una stabilità dimensionale superiore degli altri, sono in grado di deformarsi senza rompersi. Sono costituiti da catene proteiche legate tra loro la cui funzione principale è quella di fornire supporto strutturale alla cellula e si trovano frequentemente in cellule sottoposte a notevoli stress meccanici, come nell'epidermide o nelle fibre muscolari.

Alcuni tipi di filamenti intermedi sono:

• CHERATINA (I-acida e II-basica nelle cellule epiteliali) è un ETERODIMERO OBBLIGATO: dimero formato da una cheratina I e una II;
• LAMINA (nucleo) è utile ad assicurare l'adesione della cromatina (mantenere in posizione) all'interno del nucleo, interviene nella divisione mitotica;
• GFAP (nelle cellule gliali del tessuto nervoso);
• DESMINA (cellule muscolari);
• VIMENTINA (nei neuroni, cellule nervose);
• NEUROFILAMENTI (nei neuroni, fondamentali per gli assoni).

prolungamento principale della cellula nervosa che conduce gli impulsi nervosi in direzione centrifuga, cioè dal corpo cellulare verso la periferia);

NESTINA (nei neuroni).

I filamenti intermedi, nonostante siano diversi tra loro, hanno tutti una struttura base simile e la stessa modalità di assemblamento: dominio a bastoncino centrale e due domini di estremità (testa e coda): N-terminale e C-terminale.

* Le proteine (monomero) hanno un terminale (testa) NH2 e un terminale (coda) COOH.

FORMAZIONE DI UN FILAMENTO INTERMEDIO

1. UNIONE DI DUE MONOMERI E FORMAZIONE DEL DIMERO

Due monomeri si uniscono testa-testa, con legami idrofobici (a-NH2 lega con b-NH2 e a-COOH lega con b-COOH, "a" e "b" sono due monomeri) uno sull'altro per formare un dimero (due monomeri) e si super-avvolgono.

2. UNIONE DI DUE DIMERI E FORMAZIONE DI UN TETRAMERO

Due dimeri si associano testa-coda per formare un tetramero antiparallelo.

3. UNIONE DI 8

TETRAMERI (OTTAMERI)
Si formano corti filamenti composti da otto tetrameri uniti longitudinalmente.

4. FORMAZIONE DEL FILAMENTO IMMATURO
Unione di più ottameri che danno origine ad un proto-filamento, a cui mancano i legami per compattare la struttura (diametro maggiore del filamento finale)

5. FORMAZIONE DEL FILAMENO MATURO
Formazione e compattazione dei legami. Si ottiene il filamento definitivo di diametro di 10 nm.
Il controllo dell'assemblaggio e disassemblaggio dei filamenti intermedi avviene tramite il legame di un gruppo fosfato sulle proteine monomeriche.
- L'assenza di un gruppo fosfato sulla proteina favorisce l'aggregazione spontanea dei filamenti intermedi;
- La fosforilazione (addizione di un gruppo fosfato ad una proteina/molecola) dei monomeri grazie ad enzimi specifici causa una rapida decomposizione/depolarizzazione dei filamenti intermedi (divisione cellulare).

Perché è importante conoscere i filamenti intermedi delle cellule?
In una

situazione patologica tumorale è possibile, tramite lo studio dei filamenti intermedi, riconoscere il tessuto di origine del tumore. Per la terapia è importante sapere da dove è partita la metastasi, poiché essa deve essere mirata. Quindi, attraverso una reazione di immunocitochimica, utilizzando anticorpi contro diversi filamenti intermedi e scoprendo il filamento intermedio che reagisce, posso scoprire l'origine del tumore. Desmina nel COSTAMERO: struttura complessa presente nelle cellule del tessuto muscolare scheletrico, connette il sarcomero (struttura contrattile formata da actina e miosina) con il sarcolemma (membrana della cellula muscolare scheletrica striata) e mantiene in posizione la fibrilla muscolare all'interno della cellula. Essa è in grado di collegarsi anche con la matrice extracellulare. I MICROTUBULI: essi, come gli altri due filamenti, contribuiscono a fornire stabilità strutturale alla cellula, inoltre partecipano

Il microtubulo è una struttura fondamentale all'interno delle cellule e svolge diverse funzioni, tra cui la divisione cellulare e la segregazione dei cromosomi, il trasporto di organelli cellulari e il trasporto di sostanze tramite vescicole.

I microtubuli sono formati da protofilamenti composti da due tipi principali di proteine: l'alfa-tubulina e la beta-tubulina. Queste due proteine si uniscono a coppie formando degli eterodimeri. I microtubuli sono strutture rigide e resistenti alle forze di flessione.

La formazione di un microtubulo avviene attraverso i seguenti passaggi:

1. I monomeri di alfa-tubulina e beta-tubulina si trovano liberi nel citoplasma e si uniscono per formare un eterodimero tramite legami non covalenti.
2. Ogni monomero è legato a una molecola di GTP (guanosina trifosfato). Questo legame favorisce l'aggregazione spontanea degli eterodimeri in uno schema testa-coda, fino a formare il protofilamento.
3. Più protofilamenti si affiancano lateralmente dando origine ad una struttura a tubulo cavo. Un microtubulo è formato da 13 protofilamenti.

proto-filamenti affiancati.–TREADMILLING INSTABILITÀ DINAMICA DEI MICROTUBULI quindi, ad un’estremità del microtubuloI dimeri di tubulina sono disposti secondo uno schema testa-coda/testa-coda;α-tubulina e all’estremità opposta sporgerà un monomero β-tubulina,sporgerà un monomero di creando una polarità delmicrotubulo, che potremmo definire per convenzione positiva (estremità di crescita) e negativa. (estremità di calo).Una volta che gli etero-dimeri si organizzano a formare il microtubulo, la molecola GTP viene idrolizzata in GDP (perdendoprovocando un cambio strutturale dell’etero-dimeroun gruppo fosfato) che rende più instabili i legami che tengono insiemeil microtubulo. si ottiene un microtubulo in cui l’estremità positiva (quella in cui si stanno attaccando nuoveA causa di tale cambiamento,risulta stabile poiché la molecola di GTP non è ancora stata idrolizzata.

Al contrario, nell'estremità negativa, tubuline) saranno maggiormente presenti dimeri che lagno a GDP e che si trovano quindi in condizione di instabilità, andandoincontro a rapida depolimerizzazione (staccamento di tubuline e accorciamento del microtubulo). Tale fenomeno di allungamento e accorciamento delle due estremità è definito TREADMILLING. La velocità di polimerizzazione e depolimerizzazione può essere influenzata da diversi sistemi cellulari, in questo modo si permette la regolazione delle strutture e la funzionalità dei microtubuli. * Variando la concentrazione intracellulare di ioni calcio, viene alterata la velocità di assemblamento dei microtubuli. CONTROLLO POLIMERIZZAZIONE CON PROTEINE MAP Proteine denominate MAP (Microtubule Associated Protein) interagiscono con il microtubulo provocandone cambiamentia lungo termine della stabilità, prevenendo la dissociazione dei dimeri di tubulina. Inoltre, le proteine MAP

prendono parte ai centri di organizzazione dei microtubuli MTOC (Microtubule Organizing Center), cioè regioni cellulari ben precise dove ha luogo la formazione dei microtubuli secondo una specifica direzione e polarità. Tali centri di organizzazione sono fondamentali per numerose strutture cellulari:

• I centrioli, che formano la base dei flagelli e le ciglia degli eucarioti;
• I centrosomi, situati attorno al nucleo, organizzano le reti dei microtubuli intracellulari;
• I cinetocori che, insieme ai corpi basali, permettono la formazione del fuso mitotico e la segregazione dei cromosomi durante la divisione cellulare.

Esistono inoltre altre importanti proteine associate ai microtubuli come le chinesine (kinesine) e le dineine, che sono in grado di scorrere sui microtubuli come su dei binari, permettendo il trasporto di vescicole lungo i microtubuli (fibre nervose).

Le dineine presenti nelle ciglia e nei flagelli, i quali sono formati da una particolare disposizione di

microtubuli dettaASSONEMA, permettono lo scorrimento reciproco dei microtubuli generando movimenti ondulatori delle ciglia e dei flagelli.

DINEINA: proteine motrici dirette verso il polo negativo, accumulano il pigmento al centro della cellula.

KINESINA: proteine motrici dirette verso il polo positivo, disperdono il pigmento in ogni parte della cellula.