CITOSCHELETULCITOSCHELETUL

CITOSCHELETULCITOSCHELETULreţea formată din trei tipuri de

proteine filamentoase p

filamente de actinămicrotubimicrotubi

filamente intermediare

CITOSCHELETULCITOSCHELETUL

• DIMENSIUNI (DIAMETRUL CONTEAZĂ)• Microfilamente de actină (5-9 nm)• Filamente intermediare (10 nm)Filamente intermediare (10 nm)• Microtubi (25 nm)

CITOSCHELETUL

LOCALIZAREA ELEMENTELOR CITOSCHELETULUI

MICROFILAMENTELE DE ACTINĂ

2 forme de organizare:actina G forma globularăactina G – forma globulară actina F – forma fibrilară

7 tipuri moleculare de actină : 4 izoforme de actină4 izoforme de -actină

m. scheletic-striat, m. cardiac, m. neted2 izoforme de -actină2 izoforme de actină

m. neted enteric şi ţes. nemusculare1 tip de -actină, m. neted intestinal, cel nemusculare

MICROFILAMENTELE DE ACTINĂActina globulară- 1 polipeptid GM 45000 Da,- 6 nm / 4 nm.

situsuri de cuplare pentru:- situsuri de cuplare pentru:- profilină (o proteină care inhibă polimerizarea),- pentru Ca, Mg - controlează polimerizarea,- pentru ATP (energia pentru polimerizare)- miozină (cap).

MICROFILAMENTELE DE ACTINĂActina fibrilară

li i ti i G-polimerizarea actinei G,-în prezenţa ATP, Ca şi Mg

A ti G li i ă îMICROFILAMENTELE DE ACTINĂ

Actina G polimerizează în prezenţa ATP (cuplat la actină)

Actina F = polară. pExtremitate de creştere rapidă ( + ) unde se pot adăuga 1000

monomeri/secmonomeri/secExtremitate de creştere lentă,

( - )

Proteine de iniţiere a polimerizăriipolimerizării

-ARP2/3 = Actin Related Proteins ;

- CapZ)

Proteine de fragmentare aProteine de fragmentare a filamentului - gelsoline evită

repolimerizarea.

MICROFILAMENTELE DE ACTINĂActina fibrilarăActina fibrilară- polimerizarea actinei G, în prezenţa ATP, Ca şi Mg- faza iniţială, denumită faza de lag

faza de creştere rapidă hidroliza ATP adăugare monomeri ATP- faza de creştere rapidă, - hidroliza ATP – adăugare monomeri ATP- faza de echilibru (steady state)

ABP

MICROFILAMENTELE DE ACTINĂ

MIOZINELE

-Proteină abundentă în organism-7 până la 14 clasep-Dimer - 2 lanţuri grele şi 2 perechi de lanţuriuşoare diferite (esenţiale şi reglatoare)

MIOZINELE

regiunea capului, -bine conservată filogenetic;g-conţine situsurile de legare pentru ATP şi actină -responsabil de generarea forţei;regiunea gâtului-adiacentă regiunii capului -zonă puternic pliată în -helix;

l ă ti it t d i l i-reglează activitatea domeniului capului prin legarea calmodulinei sau a unor subunităţi reglatoare de l ţ i l d li liklanţuri uşoare calmodulin-like;regiunea cozii- zona cu situsuri de legare la alte cozi miozinice sau la plasmalemăcozi miozinice sau la plasmalemă, intervenind în asamblarea dimerilor ori a filamentelor de miozină.

Lanţurile greleMIOZINELE

ţ g- cap C-terminal lung, fibrilar , α-helix- cap N-terminal enzimatic, ATPazic asociat cu

- 2 lanţuri uşoare- domeniu cervical (gâtul) flexibil, cuplează cele 2 capete. Digestia cu tripsină:- Meromiozina grea = cap globular şi gât- Meromiozina uşoară = cozile fibrilare

MIOZINELE

CONTRACŢIA MUSCULARĂ

contracţia - reglată de 4 proteine accesorii: tropomiozina 3 troponine, tipurile C, I şi T. Tropomiozina (Tm) -40 nm lungime;g-cap la coadă, formând un lanţ continuu de-alungul filamentului de actină - fiecare Tm posedă 7 situsuri de legare la actină şi va cupla 7 monomeri actinici.

( )Troponinele (TN) reprezintă un complex de 3 proteine, TN-T, TN-I, TN-C.TN T d t i ă i l TN I i TNTN-T determină şi legarea TN-I şi TN-C la Tm. TN-I leagă actina la fel ca şi TN-T.TN C leagă Ca2+ şi controleazăTN-C leagă Ca2+ şi controlează poziţia tropomiozinei pe filamentul de actină

CONTRACŢIA MUSCULARĂ

CONTRACŢIA MUSCULARĂ

CONTRACŢIA MUSCULARĂFaza 0-Situs de cuplare ATP – gol-Cap miozină cuplat la actinăF 1Faza 1-ATP se leagă la capul miozinei -Cap miozinic – desprindereHidroliza ATP ADP+Pi-Hidroliza ATP-ADP+Pi

-Situs ATP – inchidere-Cudare cap miozină în dreptul următorului monomer actinicurmătorului monomer actinicFaza 2-Cuplare miozină la alt monomer actinicactinic-Eliberare Pi, ADP-Tracţiune filament actinăFaza 3Faza 3Eliberare ADPRevenire în poziţia iniţială

CONTRACŢIA MUSCULARĂ

F 0Faza 0-Situs de cuplare ATP – gol-Cap miozină cuplat la actinăFaza 1-ATP se leagă la capul miozinei g p-Cap miozinic – desprindere-Hidroliza ATP-ADP+Pi-Situs ATP – inchidere-Cudare cap miozină în dreptul următorului monomer actinicurmătorului monomer actinicFaza 2-Cuplare miozină la alt monomer actinic-Eliberare PiT ţi fil t ti ă-Tracţiune filament actină

Faza 3Eliberare ADPRevenire în poziţia iniţială

MICROTUBII-Polimeri alcătuiţi din subunităţi de -tubulină şi -tubulină. -Mobilitate mare – interacţiuni tubuline-dineine-kinezine-Monomeri – globulari 4 nm-Polimerizarea necesită GTP

-subunitatea a leagă GTP ireversibil-Subunitatea b leagă si hidrolizează GTP

-1 microtub – 13 protofilamenteP li i /d li i ti-Polimerizare/depolimerizare active

ASAMBLARE ASAMBLARE -- ETAPE:ETAPE:

MICROTUBII

- Polimerizarea monomerilor α şi β (încărcate cu GTP). - Dimerii – asociere cap-coadă – formează un protofilament. - După polimerizare – GTPβ - hidrolizat.- Asociere laterală a 10-15 protofilamente - microtubi.- Elongarea microtubilor prin polimerizare (+ dimeri) la capătul (+)

FACTORI STABILIZATORI ȘI DESTABILIZATORI AI MICROTUBILOR

MAP – MICROTUBULE ASSOCIATED PROTEINS

FACTORI STABILIZATORI

- Cresc stabilitatea microtubilor- Activitatea este reglată de protein-kinaze

- MAP1A, MAP1B- spațiază microtubii în celulă- axoni/dendrite

MAP2 MAP4 d d i- MAP2, MAP4 - dendrite- Tau – axoni

- stimulează nucleerea/elongareaî i di ă d bl- împiedică dezasamblarea

- patologie – Alzheimer – agregate Tau hiperfosforilate

FACTORI STABILIZATORI ȘI DESTABILIZATORI AI MICROTUBILOR

MAP – MICROTUBULE ASSOCIATED PROTEINS

FACTORI DESTABILIZATORIOP18 / Stathmin- Fixează dimerii tubulinici și accelerează dezasamblarea

XCKM1l ă d bl- accelerează dezasamblarea

- intervine în deplasarea cromosomilor

KataninKatanin- ATPaza destabilizatoare a microtubilor- acționează la nivelul fusului de diviziune

FACTORI STABILIZATORI ȘI DESTABILIZATORI AI MICROTUBILORCOLCHICINAFACTOR ANTIPOLIMERIZARE

- Izolată din șofran- se fixează 1/1 pe tubulinep- ANTITUMORAL – blochează diviziunea în metafază- inhibarea motilității granulocitelor- inhibarea eliberării granulațiilor cu histamină din mastocite

FACTOR ANTIPOLIMERIZAREVINCRISTINA, VINBLASTINA, VINDESINA

- Izolată din brebenoc - alcaloizi- blochează formarea fusului mitotic- ANTITUMORAL

TAXOLFACTOR ANTI-DEPOLIMERIZARE

- Izolată din conifere- blochează depolimerizarea microtubilor- ANTITUMORAL – cancer de sân sau ovarian

MICROTUBII-proteine asociate

- kinezină – deplasare către capătul (+)- dineină – deplasare către capătul (-)p p ( )

MICROTUBIICentrii de organizare ai microtubilor (MTOC) (centrozomii)Centrii de organizare ai microtubilor (MTOC).(centrozomii)- reţeaua de organizare a microtubilor este radiară, cu punct de plecare perinuclear - rolul major al MTOC - suport de nucleere pentru majoritatea microtubilor - la nivelul MTOC, microtubii se prezintă cu capătul (-), ceea ce le permite creşterea a e u OC, c o ub se p e ă cu capă u ( ), ceea ce e pe e c eş e earadiară către plasmalemă. - MTOC conţin o pereche de centrioli înglobaţi într-o substanţă amorfă.

MICROTUBIIMicrotubii sunt structuri dinamice implicate în transportul proteic şi în determinareaMicrotubii sunt structuri dinamice implicate în transportul proteic şi în determinarea polarităţii unor tipuri de celule

FILAMENTE INTERMEDIARE-Diametrul (10 nm) este intermediar între al microfilamentelor (7 nm) şi cel alDiametrul (10 nm) este intermediar între al microfilamentelor (7 nm) şi cel al microtubilor (24 nm).-FI sunt extrem de stabile -sunt structuri fibrilare -helicale care vor asambla filamente su s uc u b a e e ca e ca e o asa b a a e e-FI nu pot cupla nucleotide, deci polimerizarea lor va fi independentă de ATP sau GTP

FUNCŢIILE CITOSCHELETULUIFUNCŢIILE CITOSCHELETULUI

- Suport structural – menţine forma celulară

- Compartimentare celulară – localizarea intracelulară a organitelor

- Situsuri de ancorare pentru ARNm şi translaţia proteică

- Intervine în procesele de mişcare celulară - cili, flageli, alte specializări- contracţie musculară- diviziune celulară

T t i t l l i l l it l- Transport intracelular – vezicular sau al organitelor

SPECIALIZĂRI ALE PLASMALEMEITemporare:Temporare:-protruzii digitiforme (denumite filopodii), -protruzii în bandă (denumite pliuri sau lamelipodii)

SPECIALIZĂRI ALE PLASMALEMEIPermanente:Permanente:-Microvili

-lungime de 1m şi un diametru de 0,08m-20-30 de filamente de actină dispuse paralel 0 30 de a e e de ac ă d spuse pa a e-filamentele de actină sunt asociate cu proteine de înmănunchere a actinelor cum ar fi villina şi fimbrina dar şi cu proteine mai puţin abundente cum ar fi ezrina-La nivelul zonelor laterale ale microvililor, mănunchiul de filamente de actină este solidarizat la faţa internă a plasmalemei de braţe de miozină I şi de molecule de calmodulină

SPECIALIZĂRI ALE PLASMALEMEIPermanente:Permanente:-Stereocilii.-funcţii absorptive şi secretorii,-Ultrastructura lor este asemănătoare cu cea a microvililor dar nu posedă braţeleU as uc u a o es e ase ă ă oa e cu cea a c o o da u posedă b aţe elaterale de miozină I, ceea ce determină imobilitatea acestor specializări

SPECIALIZĂRI ALE PLASMALEMEI

Permanente:-Cili vibratili-specializări ale plasmalemei implicate în mişcarea celulară-întâlniţi la suprafaţa a numeroase tipuri celulare, în variate organe, de la protozoarela plante şi la animaleC l l l it li l l ăil i t ii i f i t d t t l l l i l ili-Celulele epiteliale ale căilor respiratorii inferioare sunt dotate la polul apical cu cili

(109/cm2) care înoată într-un start fin de mucus, formând un "covor ciliar"-Ultrastructura cililor