El Citoesqueleto

1. El Citoesqueleto

2. CITOESQUELETO CELULAR • Características generales • Término acuñado para denominar a la parte de las estructuras celulares que permanecen insolubles tras extraer las células con detergentes no iónicos. • Está formado por una red compleja de filamentos de proteínas. • - Proporciona un marco estructural a la célula, funcionando como un andamiaje molecular que determina el tamaño y forma de la célula, así como la organización general del citoplasma. • Es, en general, una estructura dinámica que regula los movimientos celulares y la distribución y movimientos de los orgánulos y otras estructuras citoplasmáticas. • Compuesto por tres tipos principales de filamentos protéicos: • Filamentos de actina (microfilamentos) 7 nm  • Filamentos Intermedios 10 nm  • Microtúbulos 25 nm  • se unen a la membrana plasmática, a los orgánulos y entre sí mediante proteínas adaptadoras.

4. 7 nm Microfilamentos Filamentos intermedios 10 nm 25nm 25µm 25nm 25µm Microtúbulos 25 nm 25µm 25nm

6. Microfilamentos: Estructura – - – + +

7. Microfilamentos: Recambio molecular in vitro

8. Microfilamentos: Recambio molecular in vitro “Treadmilling”

9. ¿CÓMO SE INICIA IN VIVO LA FORMACION DE LOS MICROFILAMENTOS?

10. Microfilamentos: Recambio molecular in vivo

11. Microfilamentos: Recambio molecular in vivo ADF/Cofilina (C) Profilina ADF/Cofilina

12. Microfilamentos: Recambio molecular in vivo ADF/Cofilina

13. Microfilamentos: Recambio molecular in vivo

14. Microfilamentos: Recambio molecular in vivo

15. Cell crawling

16. Cell crawling

20. Microfilamentos: Haces y redes de actina Haces paralelos Haces contráctiles Redes

21. Haces y redes de actina 40 nm 14 nm Filamina (280 kd) Fimbrina (68 kd) a-actinina (102 kd)

22. Dominio de unión a actina Cadena b Cadena a Espectrina (240kd y 220 kd) Dominio de unión a Ca2+ Redes de actina: Unión a la membrana plasmática

23. Haces de actina: Unión a la membrana plasmática Microfilamentos Cateninas Membrana plasmática Cadherina

24. Haces de actina: Unión a la membrana plasmática a-actinina Filamento de actina Vinculina Talina Membrana plasmática Integrina Matriz extracelular

25. MICROVELLOSIDADES

26. Haces y redes de actina: Protusiones temporales

27. CITOCINESIS Anillo contractil (Actina y miosina II)

28. ESTRUCTURA Y ORGANIZACION DE LOS MICROFILAMENTOS - Ensamblado y desensamblado de los microfilamentos: Los microfilamentos se forman por polimerización (cabeza-cola) de actina G formando una hélice de doble cadena. Diversas proteínas que interaccionan con la actina regulan el ensamblado y desensamblado de microfilamentos en la célula. - Organización de los microfilamentos: En las células, los filamentos de actina son entrecruzados por proteínas de unión a actina formando haces o redes 3D. - Asociación de microfilamentos los con la membrana plasmática: Esta membrana esta recubierta en su parte interna por una red de filamentos de actina y otras proteínas del citoesqueleto que determinan la forma de la célula. Los haces de actina se unen a la membrana en regiones de contacto intercelular o de adhesión a sustratos. - Protuberancias de la membrana plasmática: Los microfilamentos soportan las protuberancias permamentes (ej. microvilli) o transitorias (ej., en fagocitosis, gemación, locomoción).

29. PROTEINAS MOTORAS DE MICROFILAMENTOS: LAS MIOSINAS

30. LA MIOSINA II EN LA CONTRACCION MUSCULAR

31. LA MIOSINA II EN LA CONTRACCION MUSCULAR

33. Miosina II en otras células

34. CITOCINESIS Anillo contractil (Actina y miosina II)

35. Miosinas no convencionales Miosina V Miosina I

36. ACTINA, miosina y movimiento celular - CONTRACCION MUSCULAR: En las células musculares, la Miosina II es una proteína motora que utiliza ATP para generar fuerzas mecánicas y movimiento. La contracción muscular resulta del deslizamiento en direcciones opuestas de los microfilamentos y filamentos de miosina. - ENSAMBLADOS CONTRACTILES DE ACTINA Y MIOSINA II EN CELULAS NO MUSCULARES: Son responsables de diversos movimientos celulares (ej, citocinesis). - MIOSINAS NO CONVENCIONALES: No actúan en procesos de contracción. Sirven para transportar vesículas de membrana u orgánulos a lo largo de microfilamentos y generar corrientes citoplasmáticas (ej., miosina I, miosina V). - "GATEO CELULAR" (cell crawling): Proceso complejo en el que se forman extensiones de la membrana plasmática mediante polimerización de microfilamentos en el borde de avance de la célula. Estas extensiones se unen después al sustrato y el borde posterior se retrae sobre el cuerpo celular. En ambos procesos parecen estar implicados motores tipo miosina.

37. 7 nm 10 nm MICROTUBULOS 25nm 25µm 25nm 25µm 25 nm 25nm 25µm MBoC Alberts 3rd Edition

38. ESTRUCTURA DE LOS MICROTUBULOS

39. INESTABILIDAD DINAMICA DE LOS MICROTUBULOS

40. ORGANIZACIÓN Y RECAMBIO DE LOS MICROTUBULOS INVIVO

41. ORGANIZACIÓN Y RECAMBIO DE LOS MICROTUBULOS INVIVO

42. ORGANIZACIÓN Y RECAMBIO DE LOS MICROTUBULOS INVIVO MBoC Alberts 3rd Edition

44. ORGANIZACIÓN Y RECAMBIO DE LOS MICROTUBULOS INVIVO

45. ESTRUCTURA DE LOS CENTRIOLOS

46. ORGANIZACION DE LOS MICROTUBULOS EN NEURONAS

47. ORGANIZACION DE LOS MICROTUBULOS EN NEURONAS Verde: tau Rojo: MAP2

48. REORGANIZACION DE LOS MICROTUBULOS EN LA DIVISION CELULAR INTERFASE Separación de los centrosomas Condensación de la cromatina Duplicación del centrosoma METAFASE PROFASE Microtúbulos polares Rotura de la envuelta nuclear Formación de huso mitótico Microtúbulos del cinetocoro Microtúbulos astrales THE CELL. G.M. Cooper, 3rd Edition

49. MICROTUBULOS • - ESTRUCTURA, ENSAMBLADO E INESTABILIDAD DINAMICA: Se forman por polimerización reversible de dímeros de tubulina (). Pueden sufrir continuos ciclos de ensamblado y desensamblado como resultado de la hidrólisis de GTP tras la polimerización (inestabilidad dinámica). • Los MT,s se extienden desde el centro organizador de microtúbulos (centrosoma), situado en el centro de la célula. En células animales éste contiene un par de centriolos rodeados de material pericentriolar, en el que se inicia el crecimiento de los microtubulos (extremo -). • Durante la mitosis, los microtubulos se reorganizan y forman el huso mitótico, responsable de la separación de los cromosomas. • - Estabilización de los microtubulos y POLARIDAD CELULAR: Los microtubulos se pueden estabilizar selectivamente por union a proteínas, lo cual determina la forma y polaridad de la célula (ej. axones).

50. CARACTERISTICAS COMUNES A MICROFILAMENTOS Y MICROTUBULOS 1) Tanto los microfilamentos como los microtúbulos están constituidos por proteínas globulares con actividad NTPasa (ATPasa y GTPasa, respectivamente). 2) En ambos casos, ~ 50% de la proteína constituyente se encuentra en forma soluble y el 50% en forma de filamentos. 3) Forman estructuras MUY DINAMICAS, con un intercambio rápido de subunidades entre el "pool" soluble y el insoluble (filamentoso). 4) Tanto los microfilamentos como los microtúbulos son estructuras "polarizadas” (extremos distintos). 5) Las estructuras formadas por microtúbulos y/ó microfilamentos, poseen las capacidades de transportar y generar fuerzas, por lo que es justo referirse a ellos como "Citomusculatura".