El citoesqueleto

Asociación Universidad Privada San Juan Bautista Facultad de Ciencias de la Salud

Escuela Profesional de Medicina Humana

Curso de Biología Celular y Molecular

• Citoplasma: • Representa la masa celular de la célula

• Mezcla de macromoléculas y moléculas pequeñas

• Contiene 70% de agua y de 15-20% de proteínas por peso.

• Citoplasma de las células eucarióticas:

– Citosol:metabolismo

– Citoesqueleto: sostén y movimiento celular

Citoesqueleto

• Esqueleto interno de las células.

• Consiste en una red de fibras que le dan forma la célula y conecta distintas partes celulares.

• Tiene funciones de soporte.

• Esta relacionado con el movimiento celular.

Funciones de del citoesqueleto

• División celular.

• Movimiento de orgánulos internos .

• Regulación metabólica.

Citoesqueleto

Citoesqueleto: el esqueleto de la célula

Células necesitan un citoesqueleto para: •Crear forma •Cambiar forma •Permitir movimiento

=

dinámica

Citoesqueleto

• Esta estructura está en continuo cambio y está formada por tres componentes principales:

–LOS MICROFILAMENTOS

–FILAMENTOS INTERMEDIOS

–MICROTUBULOS

Distribución del filamentos

CITOESQUELETO: actina, intermedios y microtúbulos

Citoesqueleto

• Además de los tres principales componentes, el citoesqueleto esta contiene un conjunto de proteínas que interactúan con los sistemas de filamentos.

• Estas proteínas reciben el nombre de proteínas accesorias, las cuales se clasifican en: – PROTEINAS REGULADORAS: alargamiento y/o

acortamiento de los filamentos principales. – PROTEINAS LIGADORAS – PROTEINAS MOTORAS: Motilidad, contracción y

cambios de forma, trasladan macromoléculas y organoides de un punto a otro del citoplasma.

Microtubulos

• Son filamentos o tubos rectos y largos que se alargan o acortan añadiendo o removiendo subunidades pareadas de la proteína tubulina.

• 20 a 25 nanómetros de diámetro

Polimerización de la Tubulina

Centrosoma y los microtubulos • Los microtúbulos son estructuras

polares: un extremo ( el extremo más) es capaz de crecer a gran velocidad mientras que el otro extremo ( el extremo menos) tiene tendencia a perder subunidades si ni esta estabilizado.

• En la mayoría de células, el extremo menos de los microtúbulos esta estabilizado mediante la unión a una estructura que recibe el nombre e centrosoma, y los extremos de crecimiento rápido están entonces libres para añadir más moléculas de tubulina

Los micortubulos pueden encontrar el centro de la célula

Microtubulos

• Dan anclaje a organelos celulares y actúan como guías o rieles para su desplazamiento.

• Además, los microtúbulos son la base del movimiento de flagelos y cilios de las células que presentan tales estructuras, y como veremos en la mitosis, también guían el desplazamiento de los cromosomas vía la organización a partir de los centriolos.

Asociación de los microtubulos con proteínas motoras

Kinesina

Proteinas motoras asociadas

Asociaciones de microtubulos: Cilios y Flagelos

Asociaciones de microtubulos: centriolos y centrosomas

Células pigmentarias de peces.

Los microtúbulos se ensamblan a partir de centros

organizadores

colchicina, vincristina, vinblastina: inhiben polimerización de

tubulina

taxol : inhibe depolimerización de los microtúbulos

Centrosoma

Microfilamentos

• Se sitúan principalmente en la periferia celular, debajo de la membrana y están formados por hebras de la proteína actina la cual, forma parte del cortex celular.

• Asociados a los filamentos de miosina, son los responsables de la contracción muscular.

Los filamentos de actina pueden determinar la forma de la membrana celular

Organización de los monómeros de actina

Filamentos de actina: Microvellosidades y esterocilios

Actina y miosina

Actina

Proteínas asociadas a filamentos de actina

Calponin homology–domain superfamily

Normalmente los filamentos de actina y los microtúbulos actúan juntos polarizando la célula

Filamentos intermedios

Formados polímeros (proteinas) muy estables y resistentes.

Son abundantes en el citoplasma de las células sometidas a fuertes tensiones mecánicas.

Función consiste en repartir las tensiones, que de otro modo podrían romper la célula.

Los FI son proteinas fibrosas que presentan dominios establecidos

Organización molecular

Miosina es un ejemplo de filamento intermedio.

Toda miosina tiene 3 dominios:

•Cabeza

•Cuello

•Cola

con funciones diferentes

Asociadas con vesículas o

cara citoplasmática de

membrana celular

Empaquetadas lado por lado

formando un fino filamento

bipolar

Estructura de los filamentos intermedios

Tipos de filamentos intermedios

Neurofilamentos . Filamentos de desmina, en el músculo. Filamentos gliales, cerebro, médula espinal y sistema

nervioso periférico. Filamentos de vimentina tejido conjuntivo y en los vasos

sanguíneos. Queratinas epiteliales, (o filamentos de queratina o

también llamados tonofilamentos), en células epiteliales. Laminofilamentos, lámina nuclear, una delgada malla de

filamentos intermedios sobre la superficie interna de la envoltura nuclear. Son los únicos que no se encuentran en el citoplasma.

FILAMENTOS INTERMEDIOS Y ENFERMEDADES

Relaciones entre dinámica y ensamblaje

• Hasta la fecha 86 distintas enfermedades humanas han sido directamente relacionadas con los FIs.

Estas enfermedades obedecen a mutaciones de los genes que codifican este grupo de proteínas

• Todas ellas involucran alteraciones en las capacidades de las proteínas para poder realizar el correcto ensamblaje de los FIs.

Epidermolisis bullosa simple (EBS) • Formación característica de

ampollas intraepidérmicas que se debe a la citolisis en la región subnuclear de los queratinocitos basales.

• Presencia de tonofilamentos agrupados de queratinas de las células basales (K5 y K14). La genética molecular confirmó mutaciones en los genes KRT5 y KRT14 como la alteración subyacente en EBS.

EBS

• Los estudios de correlación genética y fenotípica revelaron que las formas más graves obedecen a mutaciones en las secuencias limítrofes de la ALFA-hélice que parecen cruciales durante el ensamblado de los filamentos. Las mutaciones en otras regiones de la hélice central se toleran mejor.

• Demostró por primera vez que los IF mantiene la integridad mecánica para los tejidos

Mutaciones de desmina: Miopatías

Estas mutaciones alteran el ensamblaje a diferentes estados de la formación

de UGF: involucrado en las miopatías de los músculos esquelético, cardiaco y

liso

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,

Vol. 102, No. 42,

Variación en las capaciddes de

ensamblaje de diferentes

mutantes de desminas.

Formación de “ramas” y aumento

de diametro

10 sec 1 min 60 min

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of

America, Vol. 102, No. 42,

Desordenes de los Neurofilamentos: Enfermedad Charcot Marie Tooth

• Los neurofilamentos (NF-L,-H y –M) parecen ser los responsables de la mantención del calibre axonal.

• CMT es causado por una mutación heredable de la sub unidad NFL afectando el ensamblaje y transporte de los neurofilamentos.

Muchas Gracias