Matrice extracellulare giunzioni cellulari e citoscheletro

MATRICE EXTRACELLULARE, GIUNZIONI CELLULARI, CITOSCHELETRO

I tessuti sono organizzati da cellule e matrice extracellulare. La matrice extracellulare è un'intricata rete di macromolecole che riempiono lo spazio extracellulare. È presente nel tessuto connettivo, negli epiteli (lamina basale), nel tessuto nervoso e nel tessuto muscolare. Svolge un ruolo di regolazione su molte proprietà dei tessuti, influenzandone la migrazione, la proliferazione, la forma e le funzioni metaboliche. La matrice viene prodotta dalle cellule che vi sono immerse (fibroblasti nel connettivo, osteoblasti nell'osso, condroblasti nella cartilagine).

Composizione:

1. Proteine altamente glicosilate: proteoglicani. I proteoglicani sono costituiti da lunghe catene polipeptidiche a cui sono legati dei polisaccaridi noti come glicosamminoglicani (GAG). GAG = unità ripetute di disaccaridi non ramificati formati da amminozucchero (N-acetilglucosammina o N-acetilgalattosammina) e uno zucchero acido (acido glucuronico).

1) Glicosaminoglicani (GAG): sono polisaccaridi lineari formati da ripetizioni di disaccaridi (un ammino-zucchero e un acido uronico o galattosio). Ci sono 4 classi di GAG: Acido Ialuronico, Condroitinsolfato, Eparan solfato, Cheratan solfato.

2) Proteine fibrose:

a) strutturali: collagene ed elastina. Il collagene (o collageno) è la principale proteina del tessuto connettivo negli animali. È la proteina più abbondante nei mammiferi (circa il 25% della massa proteica totale), rappresentando nell'uomo circa il 6% del peso corporeo. L'unità strutturale del collagene è rappresentata dal tropocollagene (o tropocollageno), proteina formata da tre catene polipeptidiche con andamento sinistrorso che si associano a formare una tripla elica destrorsa. Catena a: ne esistono 25 tipi (nei connettivi tipo I-II-III-V-XI).

L'elastina è una proteina costituente il tessuto connettivo che è elastica e permette a molti tessuti dell'organismo di tornare alla loro forma originaria dopo essere stati sottoposti a forze di stiramento o di contrazione. L'elastina è un

costituente fondamentale della pelle, conferendole la caratteristica risposta elastica quando il tessuto è sottoposto a tensioni meccaniche.

b) adesive: fibronectina. Dimero tenuto insieme da 2 ponti di solfuro. Proteina di attacco tra cellula e matrice: presenta un dominio di legame con il collagene e un dominio di legame con le integrine (sequenza RDG = arginina-glicina-aspartato). Le integrine sono proteine transmembrana che mediano l'interazione cellula-matrice nelle Adesioni Focali e negli Emidesmosomi. Le adesioni focali contengono integrine a5b1 che si connettono ai filamenti di actina mediante proteine di connessione quali la talina, la vinculina, l'a-actinina. Gli emidesmosoni sono formati dall'integrina a6b4 che si connette ai filamenti di cheratina mediante le proteine di connessione della famiglia delle plectine. Matrice extracellulare degli epiteli - La lamina basale. La lamina basale (50 nm) su cui aderiscono le cellule epiteliali è prodotta dalle

La matrice extracellulare è costituita da: proteoglicani, collagene di tipo IV, laminina. La laminina è la proteina di connessione che media il legame col collagene e con le integrine di membrana. È costituita da tre catene (a, b, c) legate tra loro da ponti disolfuro.

La matrice extracellulare media l'adesione cellulare tramite il collegamento che si viene a creare tra matrice, integrine e componenti del citoscheletro.

L'adesione cellulare avviene negli epiteli tramite gli emidesmosomi, mentre nei connettivi sono coinvolte le adesioni focali.

L'adesione cellula-cellula è mediata dalle giunzioni cellulari, che possono essere di quattro tipi:

• Giunzioni occludenti: Presenti nella parte apicale delle cellule epiteliali intestinali, sigillano lo spazio intercellulare. Le sostanze presenti nel lume intestinale non possono permeare tra le cellule, ma necessariamente devono essere trasportate negli enterociti tramite

trasporti di membrana. Le membrane sono strettamente addossate ed occluse con specifiche proteine sigillanti: claudine e occludine- Giunzioni aderenti: Le giunzioni aderenti creano una cintura di adesione che connette i filamenti di actina di una cellula con quella vicina. Proteine di connessione: caderine. Funzione: conferisce resistenza meccanica- Desmosomi: uniscono i filamenti intermedi di una cellula con quelli di una cellula adiacente.- Giunzioni comunicanti: Il citoplasma tra le cellule è in contatto: - comunicazione chimica ed elettrica Le giunzioni comunicanti sono formate da pori idrofili formati da 6 subunità proteiche di connessine che formano i connessoni. Negli Invertebrati vi sono le proteine innessine. Spazio fra le cellule: 2-3 nm

CitoscheletroIl citoscheletro è una rete di filamenti proteici che si riorganizza continuamente e rappresenta una struttura filamentosa dinamica. È assente nei batteri. Funzioni: forma della cellula, organizzazione spaziale del citoplasma,

Movimenti intracellulari degli organelli, segregazione dei cromosomi durante la divisione cellulare, citochinesi, adesione cellula-matrice e cellula-cellula, movimento delle cellule.

Componente principale del citoscheletro sono i microtubuli, i filamenti intermedi e i microfilamenti.

Struttura: Sono strutture citoplasmatiche presenti in tutte le cellule, appaiono al M.E. come strutture cilindriche cave, con un diametro totale di 25 nm ed uno interno di 15 nm, in sezione longitudinale i microtubuli appaiono come bastoncini di lunghezza variabile, la parete dei microtubuli è composta da una serie di unità sferoidali ordinate rigidamente. Ogni subunità corrisponde ad una molecola di tubulina. La tubulina è un dimero di PM pari a 110.000 Da, formato da due subunità di sequenza amminoacidica simile e in grado di legare GTP, chiamate tubulina α e tubulina β. I dimeri di tubulina polimerizzano a formare lunghe catene chiamate protofilamenti. Nella cellula i

I protofilamenti sono assemblati in gruppi di tredici in una struttura che nel complesso forma il microtubulo. Ogni singolo microtubulo passa periodi di polimerizzazione e di depolimerizzazione. La polimerizzazione/depolimerizzazione del microtubulo è regolata dall'equilibrio fra tubulina libera e legata. La crescita dei microtubuli in vitro dipende dalla concentrazione dei dimeri di tubulina. Ad entrambe le estremità del microtubulo, la concentrazione di tubulina alla quale l'assemblaggio dei dimeri è uguale al disassemblaggio viene detta "concentrazione critica". L'estremità del microtubulo cresce se la concentrazione di tubulina è maggiore della concentrazione critica, mentre si accorcia se tale concentrazione è minore. La polimerizzazione dei microtubuli si verifica più velocemente all'estremità +. Quando la concentrazione di tubulina è più alta di quella critica all'estremità +

ma più bassa della concentrazione critica all’estremità -, letubuline vengono aggiunte all’estremità + ma vengono tolte all’estremità -.

L’idrolisi del GTP contribuisce alla instabilità dinamica del microtubulo. Il GTPviene idrolizzato a GDP quando avviene la polimerizzazione. La tubulina a GDPè instabile e si stacca dal microtubulo.

Crescita rapida: Si aggiungono molecoledi tubulina più velocemente di quanto si idrolizzi il GTP (cappuccio di GTP).

Collasso: Il GTP viene idrolizzato più velocemente di quanto si aggiunganomolecole di tubulina.

La formazione dei microtubuli avviene in aree specifichechiamate centri organizzatori dei microtubuli (MTOC). Il principale MTOC è ilcentrosoma localizzato vicino al nucleo: i microtubuli sono orientati in modotale che l’estremità negativa a crescita lenta sia inserita nel centrosomamentre l’estremità positiva a crescita rapida è

immersa nel citoplasma. I microtubuli si dipartono dal centrosoma. Nel centrosoma sono presenti due centrioli. Anche i centrioli immersi nel centrosoma hanno una struttura 9X3.