Filamentos intermédios são componentes importantes do sistema citoesquelético da célula. Podem estabilizar organelas, como o núcleo, ou podem estar envolvidos em junções especializadas. Distinguem-se dos “filamentos finos” pelo seu tamanho (8-10 nm) e pelo facto de os filamentos finos serem obviamente móveis. Contudo, provas recentes indicam que os filamentos intermédios podem também ter propriedades dinâmicas. Ver Barra lateral para algumas fotografias.
filamentos intermédios são um dos três tipos de elementos citoesqueléticos. Os outros dois são filamentos finos (actina) e microtúbulos. Frequentemente os três componentes trabalham em conjunto para melhorar tanto a integridade estrutural, a forma celular, como a motilidade celular e organelar. Os filamentos intermédios são estáveis, duráveis. O seu diâmetro varia entre 8-10 nm (tamanho intermédio em comparação com os filamentos finos e microtubos). São proeminentes em células que suportam tensão mecânica e são a parte mais insolúvel da célula. Os filamentos intermédios podem ser dissociados pela ureia.
Existem cinco tipos diferentes de filamentos intermediários:
- Tipos I e II: Queratina Ácida e Queratina Básica, respectivamente. Produzidos por diferentes tipos de células epiteliais (bexiga, pele, etc.).
- Tipo III. Os filamentos intermédios são distribuídos em vários tipos de células, incluindo: Vimentina em fibroblastos, células endoteliais e leucócitos; desmin em músculo; factor ácido fibrilar glial em astrocitos e outros tipos de glia, e periferina em fibras nervosas periféricas.
- Type V são as laminas que têm uma sequência de sinal nuclear para poderem formar um suporte filamentoso dentro da membrana nuclear interna. As laminas são vitais para a re-formação do envelope nuclear após a divisão celular.
li>Type IV Neurofilamento H (pesado), M (médio) e L (baixo). Os modificadores referem-se ao peso molecular das proteínas NF. Outro tipo IV é “internexin” e alguns IV não padronizados encontram-se nas fibras oculares das lentes (filensina e fakininina).
P>Polimerização do filamento intermédio.
O monómero:
Cada monómero de filamento intermédio consiste num domínio de haste helicoidal alfa, que liga os terminais de amino (cabeça) e carboxilo (cauda). A figura abaixo (16-12 de Alberts et al Biology of the cell, Garland Publishing, N.Y. 1996) mostra alguns exemplos de monómeros.
Formação do protofilamento
A bobina das varas à volta de outro filamento como aro para formar um dímero. Os terminais N e C de cada filamento são alinhados. Alguns filamentos intermediários formam homodímeros; outros formam heterodímeros.
Estes dímeros formam então tetrâmeros escalonados que alinham a cabeça da cauda. Note-se que os carboxi e os terminais de aminoácidos projectam-se a partir deste protofilamento. Este tetrâmero é considerado a subunidade básica do filamento intermédio.
O filamento final de 10 nm é uma matriz helicoidal destes tetramas.
Regulação da montagem ou desmontagem dos filamentos intermediários.
A maior parte dos filamentos intermediários são totalmente polimerizados. No entanto, há provas de que mesmo estas estruturas estáveis têm propriedades dinâmicas. Há algum tetrâmero livre no citoplasma como se esta fosse a subunidade básica para a montagem de novos filamentos. Além disso, se um resíduo de serina fosforilatos nos terminais de aminoácidos pode causar a desmontagem.
Adicionar tetrâmero rotulado a uma célula que produz esse tipo de filamento intermédio. Pode ver o tetrâmero ser incorporado no sistema citoesquelético e a etiqueta é vista numa matriz linear ou rabiscada. Se o adicionar a uma célula que normalmente não produz o tetrâmero, então não adicionará e o sistema do citosqueletoesquelético não “acenderá”.
Esta técnica pode ser testada por Fluorescência de recuperação após fotodepilação (FRAP)
Esta técnica utiliza luz laser UV para branquear uma área de etiqueta numa célula. Depois, pode-se cronometrar a recuperação da etiqueta, quer após a introdução de novo material rotulado, quer através do simples movimento da etiqueta na estrutura. No caso dos filamentos intermediários, o FRAP permite detectar a incorporação de tetramas rotulados num ponto branqueado no citoesqueleto. Pode-se comparar os tempos de incorporação de diferentes tipos de tetrâmeros em diferentes tipos de filamentos Intermediários. Também se pode observar a motilidade destas estruturas. O artigo que será lido para esta palestra mostra exemplos de ambos estes tipos de testes. Na célula abaixo, forma-se uma mancha escura após a fotodepilação a laser. A mancha é menor após 30 min e quase desaparece após 2 h.
Proteínas associadas ao filamento intermédio
Proteínas associadas ao filamento intermédio podem ligar os filamentos em cruz (para melhorar a estabilidade), ou podem ligar os filamentos a outras estruturas. Alguns exemplos são vistos abaixo.
- Plectina: Ligações cruzadas com microtubos
- Lamin receptor B: liga-se à membrana nuclear interna
- Ankyryn: liga-se actina aos filamentos intermediários na base da célula
- Desmoplakin: liga-se aos filamentos intermediários no local de desmosome
Tipos de filamentos intermediários
Laminas
p> Em evolução, os laminados foram provavelmente os primeiros filamentos intermediários feitos.Têm um domínio de vara muito longo e transportam um sinal de transporte nuclear porque residem no núcleo mesmo debaixo do envelope nuclear. São contínuos, excepto para uma pausa nos locais do complexo de poros nucleares.
Acima são mostrados para formar um conjunto em forma de malha (de Albertset al, Garland Press, NY). A figura à esquerda é um micrográfico electrónico da área que contém as laminas, mesmo dentro do envelope nuclear. São difíceis de distinguir da heterocromatina densa próxima.
br>>>>p>>br>>>>p>Laminas são fosforiladas no fim da fase e isto faz com que se desmontem à medida que o envelope nuclear também se decompõe. Em seguida, o fosfato é removido imediatamente antes dos núcleos das formas celulares filhas e os filamentos das laminas se remontam à volta de cada conjunto de cromossomas, sob a membrana nuclear interna de cada célula filha. Pode-se bloquear este processo adicionando anticorpos às laminas antes da formação das membranas nucleares.
Junções especializadas
Tipos I e II filamentos intermediários são queratinas ácidas e quer queratinas básicas, respectivamente. Os seus monómeros são encontrados nas mesmas células e os dímeros devem conter um de cada tipo (um heterodímero). Se se derem monómeros rotulados de apenas um tipo, poucas células irão adicionar o rótulo ao sistema citoesquelético. No entanto, se se der monómeros de ambos os tipos, os sistemas citoesqueléticos de queratina serão fortemente rotulados.
Keratins também têm subtipos que são exclusivos de diferentes células epiteliais (bexiga, pele, etc.) ou mesmo subgrupos diferentes de um tipo de célula (como as células epidérmicas basais). Isto é útil na detecção da origem das células de um tumor, especialmente células que tenham metástases.
Em epitélios, os filamentos intermediários das queratinas formam junções que mantêm as células unidas (desmosomas), ou ligam as células à matriz (hemidesmosomas). Nas células musculares, os filamentos intermédios que formam o desmosoma são “desminas”.
Desmosomas: Duas placas em células adjacentes (contendo desmoplakina e outras proteínas) são ligadas por moléculas de cadherina. Estas moléculas estão ligadas por cálcio. Os filamentos intermédios laçam-se nas placas espalhando-se para o citoplasma. Isto liga estruturalmente duas células entre si. Keratins
As células acima são de pele e as células parecem ter projectado espinhas que tocam espinhas de células adjacentes. Na realidade, estes são locais de ligação desmossoma, que é uma junção vital na pele. A técnica de fixação fez com que as células encolhessem, deixando os sítios de ligação visíveis. Um micrográfico electrónico mostrando um desmosoma é visto para a esquerda. Os filamentos intermediários estão em looping de forma quase paralela.
Patientes que fazem anticorpos a moléculas de cadherina terão desmosomas fracos ou ausentes e a pele formará bolhas. Estas áreas cheias de fluido ficarão nas regiões onde as células com espinhas são encontradas.
Hemidesmosomas: São sítios de ligações na base de uma célula epitelial com a matriz. O cartoon abaixo mostra os componentes. Os filamentos intermédios estão presos numa placa (como a placa do desmosoma) e as moléculas de Integrina (receptores das proteínas da matriz) ajudam a ligar o local com a matriz.
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p>Filamentos intermédios de tipo III
Fundados numa variedade de tipos de células. Cada um é único para esse tipo de célula e utilizado para identificar o tecido que contém esse tipo de célula. A vimentina é encontrada em células derivadas da mesoderme: fibroblastos, células endoteliais, glóbulos brancos;
Desmin é encontrada em células musculares, ligando discos Z e pode ligar o centro de unidades contráteis. Também é encontrado ligando a desmosomas em junções especializadas (músculo cardíaco).
Proteína glial fibrilada é encontrada em células gliais do sistema nervoso central.
Filamentos intermediários do tipo IV
Incluir Neurofilamento L, M, ou H (nomeado para baixo, médio ou alto peso molecular. Estes neurofilamentos estão ligados por pontes transversais de plectina entre si e a microtúbulos. Isto aumenta a força e o espaçamento.
As proteínas do neurofilamento adicionam ao diâmetro do axônio e, portanto, influenciam a sua função (os axônios maiores conduzem mais rapidamente).
Para mais informações, contactar:
Gwen Childs, Ph.D,FAAA
Professor e Presidente
Departamento de Neurobiologia e Ciências do Desenvolvimento
Universidade do Arkansas para Ciências Médicas
Pedra Pequena Rocha, AR 72205
Para mais informações, contacte este endereço de e-mail:
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