Filamenti di actina

I fasci paralleli sono strutture dove i filamenti sono paralleli, orientati

con la stessa polarità, e sono molto ravvicinati (distanziamento di

10-20 nm); si trovano nei filopodi e nei microvilli, stabilizzano le

estensioni locali della membrana plasmatica.

I fasci contrattili sono fibre da stress, fibre dinamiche, che possono

contrarsi, es nei fibroblasti tra filopodi e nucleo, sono fibre di rinforzo, i

filamenti qui sono antiparalleli (con – e + end alternate) e con

maggiore distanziamento (30-60 nm); interagiscono con la miosina

II, che è quella che si trova anche nel muscolo e che genera lo

scorrimento dell’actina e quindi strutture contrattili.

Le reti o network creano una sorta di gel, reticolando i vari

filamenti, grazie a delle proteine di crosslinking, sono reti lasse,

connessioni con diverse angolazioni quindi non ordinate

generalmente.

Organizzazione dei filamenti corticali di actina:

I filopodi e i microvilli sono delle estroflessioni puntuali e sottili. I

filopodi servono per sondare il terreno, i microvilli presenti sugli

enterociti della mucosa intestinale servono per aumentare la

superficie di assorbimento. Qui sono presenti fasci paralleli.

I lamellipodi o lamelle sono delle estroflessioni piane estese.

Servono alla cell per spostarsi. Es nei fibroblasti. Contengono fasci

paralleli, reti e contatti focali per l’adesione al substrato.

Le invaginazioni sono l’opposto delle lamelle, sono introflessioni

piane. Stabilizzati da fasci paralleli.

Sotto la membrana si trova il network corticale, denso, interagisce

con le integrine che sono prot transmembrana che a loro volta sono in

contatto con l ecm e con cui creano una via di contatto e

comunicazione tra int ed est per scambio di segnali e

sollecitazioni.

Le prot di coniugazione o linker o di crosslinking o active binding

proteins (ABPs) sono proteine che collegano i filamenti di actina

tra loro a formare le strutture a fascio o a rete. Aumentano quindi

la sezione resistente dei fasci e la densità e la viscosità delle reti,

aumentando la rigidezza e la resistenza dell’actina.

Nei filopodi, ci sono fimbrina e fascina. Nei microvilli c’è la villina.

Servono per i fasci paralleli, quindi sono prot piccole, dei monomeri,

che lasciano piccoli spazi tra i filam.

Nei fasci contrattili, c’è l’alpha-actinina. È +grande, è un dimero

formato da due monomeri che si sovrappongono per collegare i fasci

lasciando +spazio tra loro, sostiene gli sforzi. C è anche la miosina II

che permette lo scorrimento dei filamenti e quindi la contrazione.

Nelle reti si trova la filamina. È una prot grossa, un dimero, a forma

di V perchè fa da clip per collegare due filamenti in modo che si

incrocino, ma ha una certa flessibilità quindi crea reti lasse e

facilmente permeabili.

La miosina I serve per il trasporto lungo il filamento analogalmente a

chinesina e dineina sul mt.

Perché prot linker e distanze diverse? Perché la miosina II non ci

starebbe nei fasci contrattili se i filamenti fossero troppo

ravvicinati e per non far entrare miosine nei fasci paralleli sono molto

vicini.

La filamina è un dimero i cui due monomeri divergono e sono

disposti a V. Da una parte la filamina si lega a due filamenti. Dall’altra

parte ha i siti per l integrina, quelle filamine vicine alla membrana

interagiscono con la membrana, quindi qui si forma un tutt’uno. Le

integrine sono impo per adesione cell a ecm o substrati e per

ricezione.

La filamina è un dimero, costituito da due monomeri lineari (due

rod) che si dispongono a V. La porzione in cui le catene divergono

comprende le estremità N-terminali, dove la prot si lega ai due

filamenti di actina. La porzione in cui le catene si avvicinano e si

uniscono rappresenta le estremità C-terminali, contiene il dominio di

dimerizzazione e nel caso delle filamine vicine alla membrana

contiene anceh il sito di legame con le integrine. Ciascuna catena è

costituita da 24 unità ripetitive che si susseguono, quindi 48 in tot,

che sono chiamate domini IG (immunoglobuline) e sono strutture a

clessidra con betasheet. Questi domini sono interrotti in due punti per

ciascun rod, dove ci sono delle zone non strutturate dette cerniere.

Le cerniere permettono una rotazione relativa dei bracci che consente

alla prot di essere flessibile e di adattarsi alla distanza tra i filamenti

che incontra e che deve legare, qunidi consente una certa

deformabilità alla filamina.

I quadrati bianchi sono le unità ripetitive che sono 3 eliche parallele.

Il complesso ARP (Actin related protein) comprende proteine molto

simili all’actina dal pov strutturale, perché l’identità delle arp con

l’actina è del 50%.

Il complesso arp comprende arp2 + arp3 + prot stabilizzatrici.

Quando si forma questo complesso parte la polimerizzazione perché la

sua forma fa sì che quando arrivi un monomero esso riconosce per il

complesso come fosse un frammento di actina preformato e

aggiungendosi si forma un trimero perché ci sono due prot simili

all’actina che sono un dimero, perciò il complesso arp è un nucleo

preesistente per velocizzare la polimerizzazione. Stabilizza la

-end, così non decresce, stessa funz delle gamma tub per il mt.

Arp2 e arp 3 hanno un sito di leg specifico per l’actina anche dall altra

parte, quando incontra altri filamenti crea un leg, che è orientano in

modo specifico, quindi si forma un particolare network ramificato con

un angolazione di 70° tra filamenti incidenti.

Microvilli:

Sono estensioni puntuali dell’epitelio intestinale, gli enterociti,

formano l orletto a spazzola sul lato apicale di queste cell che sono

polari.

Ci sono i fasci paralleli. Lunghezza di 1 micron e diametro 80 nm del

fascio.

Ci sono nel core interno 30 filamenti di actina, collegati da villina e

fimbrina (la fimbrina è + generica, la villina +specifica dei microvilli,

quindi marcatore), all’esterno invece che collegano la membr con l

actina ci sono le miosine di tipo I, camminano lungo i filamenti e

producono le oscillazioni del microvillo.

I filamenti crescono alla + end e poi vengono stabilizzati dalle prot di

capping. Dove c’è la -end c è u network chiamato terminal web, che

non è quello corticale ma stabilizza il fascio.

Fuori dai microvilli si vede il glicocalice come barriera protettiva tipica

degli epiteli.

Nel terminal web c è una rete densa e da cui si originano i fasci,

perpendicolare ai microvilli, è la base dei microvilli. Qui ci sono

actine stabilizzate dalla spectrina. Sotto ci sono filamenti

intermedi.

Miosina I fa il trasporto. La II fa lo scorrimento per la contrazione.

Hanno attività atpasica, il sito per l atp si trova in una scissura

profonda sulle teste globulari, si attiva con ca++, fa dei passi,

ciclo di lavoro. Si muovono verso la +end. La miosina I ha 1 testa e

1 coda, monomero. La miosina II ha 2 teste 2 code, dimero,

+lunga. La miosina ii è quella che si usa per decorare la actina.

La miosina i ha funz prim di trasporto, di interi filamenti, è bloccata

su un filamento d actina sul lato cargo e cammina sull altro

facendolo scorrere. Trasporta anche vescicole sull’actina,

collaborano +miosine, verso la +end. Poi crea connessioni tra actina e

membrana, legata dal cargo alla membrana e dall’altro network o

microvilli.

La miosina ii per scorrimento relativo tra due filamenti di actina,

fa avvicinare le due +end, quindi accorcia contrae.

Miosina ii. Nel sarcomero dei muscoli. Filamenti di actina di

dimensioni fisse. Zona scura mios, chiara actina, disco z semiscuro.

Nelle cell non muscolari: in citochinesi la strizione è dovuta

all’actina a strutture contrattili che si stringono fino a separare le cell

figlie; anche dove si forma la cintura di collegamento delle

giunzioni, la zona aderente; oppure i fibroblasti per aderire al

substrato cioè fibre da stress es per diventare spread su substrato, per

appiattirsi sul substrato.

Funzioni della corteccia cellulare sotto la membrana

Per resistenza meccanica vs fluttuazioni termiche membrana.

Lega le prot transmembrana quindi fa anche collegamento con l’est es

grazie alle integrine, contatto che danno continuità, per adesione cell.

Per cambiamenti di forma. Risponde ai segnali che riceve formando

protrusioni sottili, estensioni a foglietto per locomozione e

invaginazioni, a seconda di input.

Adesione:

Le integrine sono prot transmembrana, sono dei recettori di

membrana, aderiscono alle sequenze rgd sulla ecm/substrato, per

collegamento con substrati solidi sia ad altre cell sia a ecm, usate per

funzionalizzare dei mat non naturalmente adesivi.

Le prot si attaccano al substrato con i contatti focali/adesioni

focali. Sono regioni localizzate in cui la cell crea un’estroflessione

verso il substrato, produce un cluster di actina + altre prot di

supporto che ha una strutt simile ai fasci, e questa struttura una volta

creata permane nel tempo per realizzare un legame stabile.

Nell’immagine, cell in bianco e adesioni focali in nero. A destra in fluo

l’actina, dei fasci contrattili.

Il filamento di actina è cappato alla +end, dall’altra parte si trova l

integrina che è un recettore per es della fibronectina e la lega

collegandosi all ecm. Sono presenti delle prot di collegamento ovvero

alpha-actinina che connette i filamenti di actina tra loro, vinculina e

paxilina, che sono specifiche delle adesioni focali, e talina.

Cambiamento di forma: es le piastrine

Quando arriva un segnale di attivazione, che è ca++ mediato, si

attiva la gelsolina, che taglia l actina, il citoscheletro viene

frammentato ma tutti i frammenti cappati sono pronti a

polimerizzare, quando arriva il segnale di rilascio della gelsolina

(pip2) allora il citoscheletro cresce in tutte le direzioni in modo

diffuso, si formano dei fasci paralleli e contrattili, poi smette di

crescere, contrazione della piastrina ma non nei punti delle

estroflessioni dei fasci a stella che poi le ancora al coagulo.

Locomozione e

migrazione cell:

Ci sono modifiche nella regione anteriore cioè il fronte di avanzamento

o leaving edge, e nella zona posteriore o back. Sul fronte

d’avanzamento si formano dei lamellipodi, nel mezzo ci sono delle

adesioni focali, e la parte posteriore dev’essere richiamata in

avanti.

Nella direzione preferenziale del moto, che può cambiare nel tempo,

si forma il lamellipodio. Qui i filamenti di actina continuano a

crescere grazie al continuo rifornimento di G-actina, con le +end sulla

membrana, e così spingono la membrana cell in avanti. Ci sono

fasci paralleli, che danno una certa resistenza meccanica. L&r