Citoscheletro, proteine motore e movimento cellulare

Nascono vicino al nucleo (dove c’è un centro chiamato centro

organizzatore dei microtubuli o centrosoma che è fatto da due

centrioli, ovvero delle strutture microtubulari messe

perpendicolari, e da una tubulina chiamata gamma da cui

partono i microtubuli, la cui estremità + solitamente è quella

che guarda verso il citoplasma cioè è quella di crescita) e poi

si irradiano verso la periferia.

CENTROSOMA: struttura da cui nascono i microtubuli.

CENTRIOLI: sono fatti di microtubuli e hanno una struttura

particolare, in quanto sono fatti da nove triplette di microtubuli

periferici.

proteine associate: anche i microtubuli, come i microfilamenti,

hanno delle proteine associate: ad esempio le MAP, proteine

che stabilizzano i microtubuli.

proteine motrici: come i microfilamenti, anche i microtubili

possono essere associati a delle proteine motrici: le dineine.

Queste proteine si sposteranno sopra i microtubuli utilizzandoli

come rotaie.

Pur essendo strutture dinamiche, i microtubuli possono dar

luogo a strutture dinamiche come ciglia e flagelli, strutture

deputate al movimento. Le ciglia e i flagelli, pur avendo

funzioni diverse, sono fatti nella stessa maniera: hanno una

struttura portante chiamato assodema (negli spermatozoi

alterazioni dell’assodema possono causare infertilità maschile

funzione: dirigono il trasporto intracellulare, fanno il fuso

mitotico ( dunque nella separazione dei cromosomi durante la

mitosi o la meiosi hanno un ruolo molto importante).

MICROFILAMENTI: sono i filamenti più sottili che

compongono il citoscheletro. Sono fatti principalmente dalla

proteine actina che è globulare ma che forma delle strutture

filamentose. I microfilamenti sono strutture polarizzate. Sono

strutture dinamiche perché regolano la forma della cellula; a

questo scopo il citoscheletro può cambiare la sua

organizzazione. L’actina è localizzata sotto la membrana. I

filamenti di actina nascono da tante actine globulari che si

uniscono, formando il filamento. Due filamenti intrecciati

formano i filamenti di actina che hanno un’estremità +

(solitamente è l’estremità di crescita, legandosi ad ATP) e

un’estremità - (solitamente è l’estremità in cui viene

degradata). L’actina si polimerizza sotto la membrana

plasmatica (l’actina cioè nasce sotto la membrana) al di sotto

della quale ci sono delle proteine che aiutano a polimerizzare

l’actina. L’actina può polimerizzare in due modi: o in maniera

filamentosa o in maniera molto larga (diramazione chiamata

branching); a seconda del tipo di polimerizzazione l’actina avrà

rapporti con certi tipi di proteine (ad esempio la proteina

filamina, o la proteine villina, spettrina, distrofina, che formano

delle strutture diverse legandosi all’actina.

Funzione: è coinvolta nel movimento cellulare (il movimento

cellulare delle cellule più semplici è chiamato movimento

ameboide, o il movimento dei fibroplasti), è coinvolta nel

processo della divisione cellulare (l’actina si unirà con la

miosina facendo una strozzatura e dividendo le due cellule

figlie), da sostegno alla membrana.

Essendo coinvolta in numerosi processi, un suo

malfunzionamento può causare problematiche importanti. La

distrofia muscolare, ad esempio, è una malattia genetica in cui

c’è un’alterazione della proteina distrofina che sta sotto la

membrana e che interagisce con l’actina.

ameba: (ha un movimento molto lento) per camminare deve

polimerizzare l’actina sotto la membrana, mandare avanti la

parte del citoplasma e poi tutto il corpo cellulare va indietro. é

un movimento che fanno varie cellule: le amebe, le cellule

embrionali, le metastasi. Movimento lento che si basa sulla

polimerizzazione dell’actina.

L’actina può polimerizzare in maniera lineare, facendo come

dei piedi chiamati filopodi. Se fa una polimerizzazione

allargata, l’actina forma dei piedi più grandi che si chiamano

lamellipodi. Entrambe sono delle estroflessioni che si formano

grazie alla polimerizzazione dell’actina e che permettono il

movimento.

Le cellule si possono unire in vari modi:

-cellula/cellula;

-cellula/matrice extracellulare;

e in tutti questi casi l’actina è richiamata in causa.

a differenza dei microtubuli e dei

FILAMENTI INTERMEDI:

microfilamenti che si assomiglisano, i filamenti

intermedi sono un po’ diversi. Sono costituiti da varie

proteine come la cheratina, la vimentina e la desmina.

Non sono strutture polarizzate. I filamenti intermedi

sono localizzati sopratutto nelle giunzioni cellulari,

poiché servono per supportare la tensione, lo stress

della cellula.

Funzione: supportano la tensione, lo stress meccanico;

per questo si trovano principalmente nelle giunzioni.

Struttura: i filamenti intermedi sono costituiti da una

famiglia di proteine (mentre i microtubuli e i

microfilamenti sono costituiti da una proteina, la

tubulina e l’actina) specifiche per i vari tipi cellulari,

come le cheratine e la vimentina.

Non tutte le cellule posseggono i filamenti intermedi

(dunque probabilmente i filamenti intermedi sono stati

una specializzazione di alcune cellule);

localizzazione: non è solo citoplasmatica ma è anche

nucleare (nel nucleo i filamenti intermedi sono presenti

nella forma delle lamine che sostengono la membrana

nucleare, trovandosi al di sotto di essa)

I filamenti intermedi sono suddivisi in vari tipi a seconda

delle proteine che li costituiscono:

-cheratine (presenti negli epiteli);possono essere acide

o basiche. Alcune malattie degli epiteli sono dovute

all’alterazione di queste proteine che sono molto

importanti nelle cellule epiteliali (nei capelli, nelle

unghie, ecc); proteine che possono essere utili anche

nella diagnosi dei carcinomi perché a seconda del tipo

di cheratina si può dedurre da dove la patologia è

partita. Resistono allo stress meccanico, quindi queste

proteine avranno un ruolo molto importante nelle

giunzioni (le cellule, cioè, quando si uniscono tra di loro

devono resistere a stress meccanici) che si chiamano

desmosomi e enidesmosomi a seconda del tipo di

legame tra cellula.

-vimentina e vimentino-simili; (presenti nel tessuto

connettivo, nel tessuto muscolare, dove hanno un ruolo

molto importante ma anche in altre cellule come le

cellule semenchinali e negli spermatozoi)

- neurofilamenti; filamenti intermedi specifici per le

cellule nervose. Sono costituiti da diverse proteine che

si assemblano. La Sla o almeno alcune forme si pensa

siano dovute ad un accumulo e ad una cattiva

organizzazione di questi neurofilamenti.

Il modo in cui queste proteine si organizzano per

formare i filamenti intermedi differisce

dall’organizzazione caratteristica dei microfilamenti e

dei microtubuli, perché diversa è la funzione di questi

filamenti, ovvero resistere ad uno stress meccanico.

L’unità di base è una regione a alfa elica (che si

assomiglia in tutti i vari tipi che costituiscono le

proteine, mentre differiscono le parti finali; per questo si

pensa che derivino tutte da una proteina di partenza e

che poi si siano specializzate a seconda dei vari tipi

cellulari) che si avvolge in un dimero e questi dimeri in

maniera antiparallela forma un tetramero e otto

tetrameri formano un filamento che ha abbastanza forze

per resistere a stress meccanici (non c’è la parte

globulare ma c’è questo filamento sfalsato).

Come si fa a capire l’importanza di questi filamenti

intermedi? facendo esperimenti sui topi, ad esempio se

si induce una sovraespressione d NF-L o NF-H

(proteine dei neurofilamenti), i topi manifestano una

malattia simile alla SLA.

I filamenti intermedi, a differenza dei microtubuli e dei

microfilamenti, non sono strutture dinamiche, ma sono

strutture stabili perché non hanno necessità di fare

cambiamenti di forma (tuttavia fanno dei cambiamenti

le lamine nucleari perché la membrana nucleare si

disassembla ad un certo punto del ciclo cellulare e si

riassembla a causa di segnali che arrivano alle lamine

che saranno fosforilate e quindi si disaggregano e poi

riaggregano grazie alla defosforilazione delle lamine) ->

quindi si può dire che i filamenti intermedi sono

strutture stabili, ma che, in alcuni momenti del ciclo

cellulare, alcuni tipi possono cambiare, come le lamine.

Microtubuli e microfilamenti interagiscono con molte

altre proteine, come le proteine motrici. I filamenti

intermedi interagiscono con altre proteine, come la fma

non interagiscono con le proteine motrici, ma con la

filaggrina o la plectina (necessaria per la vita, perché è

una proteina che interagisce con altri importanti

filamenti, come quelli di actina e microtubuli, si è vista

questa cosa grazie ad esperimenti sui topi).

Cheratine difettose: le cellule non sono aderenti, si

formano degli spazi vuoti e di conseguenza si formano

delle bolle. Questa alterazione delle cheratine può

provocare delle problematiche come l’epidermolisi

bollosa semplice.

I microfilamenti, microtubuli e filamenti intermedi

devono lavorare bene; ci sono delle tossine naturali che

vanno ad influenzarli ad esempio l’amanita phalloides

fungo è velenoso perché lega i filamenti di actina e

quindi va a modificare l’organizzazione delle cellule,

creando delle importanti problematiche.

Un’altra importante sostanza è la colchicina che blocca

la mitosi, andando ad agire sul fuso mitotico, poiché si

lega a tubulina libera (la colchicina o sostanze simili

sono anche i componenti dei chemioterapici, poichè

possono bloccare la divisione incontrollata delle cellule

tumurali, influenzando la formazione del fuso mitotico).

Questa molecola, però, agisce su un meccanismo

biologico di base, cioè su una tubulina: quindi tutte le

cellule risentono del trattamento non solo quelle

tumorali ma anche quelle sane (bisognerebbe avere una

molecola specifica che ha effetto solo per certe cellule).

PROTEINE MOTRICI: sono in contatto son microtubuli

e con microfilamenti ma non con i filamenti intermedi.

Queste sono delle proteine particolari che sono in

grado di utilizzare energia, cioè idrolizzare ATP, che si

legano a microtubuli e microfilamenti. La miosina è la

proteina motrice dei microfilamenti, unendosi con

actina, mentre la dineina e la chinesina sono le proteine

motrici dei microtubuli, legandosi a tubulina. Esse

servono, all’interno della cellula, a far muovere gli

organuli o a fare s