Citoscheletro

Vi sono poi altri tipi che ne regolano la polimerizzazione

2) MAP motrici ,permettono il movimento delle vescicole o degli organelli

cellulari all’interno della cellula. Sono chinesina e dineina e si muovono in

direzioni opposte(chinesina verso porzione positiva, dineina verso porzione

negativa) sui microtubuli (binario) trasportando vescicole intracellulari a

passi lunghi 8 micron(il processo è alimentato dall’ATP). Sono dei dimeri

formati da teste globulari, che interagiscono con i microtubuli e che si legano

all’ATP, e da code, che determinano il carico da trasportare e che legano gli

organelli cellulari o le vescicole da spostare.

2) Filamenti intermedi (diametro 8-10 nm), hanno la forma di un cavo e possiedono

una grande resistenza. Si trovano nel citoplasma e formano un reticolo che

abbraccia il nucleo e attraversa tutto il citoplasma per poi ancorarsi alla

membrana in corrispondenza dei desmosomi. Si trovano solo negli organismi

pluricellulari e forniscono sostegno meccanico e sono abbondanti in zone di

stress meccanico. Sono composti da fili che sono proteine filamentose e che

hanno testa globulare all’N terminale e coda globulare all’C terminale. Quando

due fili si uniscono si formano dimeri con polarità NH2-COOH, due di questi

dimeri che si uniscono e corrono in direzione opposta formano un tetramero che

perde la polarità. I tetrameri poi si uniscono sia testa-coda sia lateralmente e si

arrotolano su sé stessi generando il filamento intermedio. Sono abbondanti nelle

cellule soggette a sollecitazioni meccaniche come gli assoni, le cellule muscolari

e le cellule epiteliali. Sono divisi in:

- Citoplasmatici, filamenti di cheratina (tessuto epiteliale), filamenti di

vimentina (tessuto connettivo, nelle cellule muscolari, nelle cellule glia) e

neurofilamenti (cellule nervose). Le cheratine sono quelle più diversificate e

attraversano le cellule da parte a parte e mettono in comunicazione cellule

diverse.

- Nucleari, lamine nucleari presenti in tutte le cellule animali

3) Microfilamenti (diametro 7 nm), 2 polimeri di actina flessibili e sottili avvolti a

elica, accorpati e associati alla membrana plasmatica. Permettono il movimento

cellulare, in particolare lo strisciare sulle superfici. Hanno varie forme a seconda

di dove si trovano:

- Microvilli, nell’anima e nella rete basale, sono digitazioni della membrana

plasmatica, si trovano principalmente nel rene e nell’intestino tenue. Vi è

una rete di actina e proteine associate che allungano/accorciano i microvilli e

impediscono l’intasamento della superficie

- Fasci contrattili, nel citoplasma

- Appendici della cellula, durante il movimento. La cellula spinge i

prolungamenti (lamellipodi e filopodi) in avanti i quali aderiscono alla

superficie tramite contatti focali e il corpo della cellula viene tirato a

rimorchio.

- Anello contrattile, durante la divisione cellulare

Sono composti da filamenti di actina tutti orientati nella stessa direzione con una

polarità strutturale, hanno infatti un’estremità più e un’estremità meno. Si allungano

per aggiunta di actina da entrambe le estremità; l’actina libera è legata all’ATP, poi

quando si unisce lo idrolizza ad ADP. (actina libera = G-actina, actina legata = F-

actina)

I microfilamenti si assemblano in 5 fasi:

1) Attivazione del monomero: la G-actina si lega ad un magnesio che induce un

cambiamento conformazionale che da inizio al meccanismo

2) Nucleazione: le molecole di actina iniziano ad unirsi formando dei trimeri che

saranno poi i nuclei per l’assemblaggio di struttura più complesse. È un

processo lento in quanto energicamente sfavorito

3) Allungamento: unione di più dimeri in filamenti sempre più lunghi grazie a

proteine accessorie che dirigono il meccanismo, le formine e le ARP 23

4) Annealing: i microfilamenti di actina si organizzano in fasci che possono aiutare

la cellula a cambiare forma

5) Formazione di fitte reti di microfilamenti: le proteine accessorie assemblano i

filamenti sia parallelamente che ortogonalmente

I filamenti di actina nudi sono molto instabili è tendono a legarsi a:

1) Formina, nuclea l’assemblaggio e resta associata all’estremità + in crescita

2) Complesso ARP, nuclea l’assemblaggio e e resta assocciata all’estremità –

3) Timosina, impedisce la polimerizzazione

4) Profilina, accelera l’allungamento

5) Cap Z, stabilizza le estremità

6) Filamina, stabilizza i filamenti

7) Gelsonina e cofilina, riorganizza le fibre tagliandole

La crescita dei filamenti può essere:

1) Esponenziale, la velocità di allungamento è rapida da entrambi i lati

2) Steady state, solo sotto una certa concentrazione di ATP, la velocità di

associazione di nuovi monomeri al polo positivo è uguale a quella di

disassemblaggio del polo negativo. Avviene quindi il meccanismo di

treadmilling, in cui i monomeri di actina vengono aggiunti al polo positivo,

percorrono tutta l’estensione del filamento e arrivano al polo negativo dove si

dissociano ritornando nel pool citosolico (in particolare nel cortex cellulare,

l’area subito sotto la membrana plasmatica).

Per la cura del cancro vengono usate delle sostanze che bloccano la mitosi agendo sul

citoscheletro come:

- Colcina, colcemide, vincristina e vinblastina, si legano alla tubulina

impedendone la polimerizzazione e quindi bloccando la mitosi

- Taxolo, stabilizza i microtubuli bloccando la mitosi

I microtubuli sono coinvolti anche nel trasporto assonico, l’estremità meno è rivolta

verso il corpo cellulare del neurone mentre quella + verso la terminazione assonica. Vi

sono 2 tipi di trasporto:

- Centripeto, verso il corpo cellulare

- Centrifugo, verso la terminazione assonica

La miosina è una proteina motrice che interagisce e dipende dall’actina, in particolare

legano l’ATP e lo idrolizzano per liberare energia e permettere lo spostamento lungo i

filamenti di actina dall’estremità – all’estremità +. Ne esistono 2 tipi:

1) Miosina I, in tutti i tipi di cellule, ha una testa, che interagisce con l’actina e ha

attività motrici grazie all’idrolisi di ATP, si sposta infatti usando il meccanismo a

ciclo ripetuto legame-distacco-legame e una coda, che si lega ad una molecola,

ad un organello, ad una vescicola o ad una membrana per far cambiare forma

alla cellula/farla muovere

2) Miosina II, solo nelle cellule muscolari, ha due teste e una coda a spirale. Si

uniscono a gruppi tramite le code e formano filamenti di miosina bipolari in cui

le teste sporgono lateralmente mentre al centro vi è una regione nuda fatta da

sole code. Un gruppo di teste si lega ad un filamento con un certo orientamento

e lo tira da una parte, l’altro gruppo si lega ad un altro filamento con

orientamento opposto e lo tira nel verso opposto così da farli scorrere

La miosina è coinvolta nella contrazione muscolare, infatti agisce a livello delle fibre

del muscolo scheletrico, composte da enormi cellule plurinucleate derivate dalla

fusione di tante cellule piccole in cui i nuclei sono distinti e si trovano sotto la

membrana mentre il citoplasma è composto principalmente da miofibrille (elementi

contrattili delle cellule muscolari). Le miofibrille, infatti, sono piccole unità contrattili

tutte uguali, i sarcomeri, e sono proprio loro a dare un aspetto striato alla cellula. I

sarcomeri sono un’associazione ordinata di filamenti di actina e miosina II: quelli di

actina si trovano agli estremi del sarcomero, ancorati ad una struttura chiamata disco