Aulas ADESÃO CELULAR - BIOLOGIA CELULAR E MOLECULAR I PDF

ADESÃO CELULAR BIOLOGIA CELULAR E MOLECULAR I Joana Barbosa de Melo Objectivos da Aula Definir o que são moléculas de adesão celular. O papel das caderinas e integrinas. Os tipos de junção celular. Analis...

ADESÃO CELULAR BIOLOGIA CELULAR E MOLECULAR I Joana Barbosa de Melo Objectivos da Aula Definir o que são moléculas de adesão celular. O papel das caderinas e integrinas. Os tipos de junção celular. Analisar a matriz extracelular e as ligações entre células e com a matriz Analisar a lâmina basal como uma forma especializada de matriz extracelular. A função da Lâmina basal. Bibliografia: Capítulo 15 e 19 - Alberts B et al, 5.ª edição e 6ª edição 1 Como é que o sinal chega à célula e induz uma determinada acção? 1 – Síntese e libertação da molécula sinalizadora pela célula secretora 2 – Transporte até célula alvo 3 – Ligação ao receptor específico, com alteração conformacional - TRANSDUÇÃO do SINAL 4 – Início de vias intracelulares de transdução do sinal 5 – Alteração da função, metabolismo ou desenvolvimento celular 6 – Desactivação do receptor e remoção da molécula sinalizadora As células estão presas umas às outras! - formando junções célula-célula - associando-se à matriz extracelular As junções criam vias de comunicação celular, condicionando a sinalização e transdução de sinal às diferentes células! Os mecanismos de coesão condicionam a arquitectura do corpo – a sua forma, a sua força e a organização dos diferentes tipos celulares! 2  2 formas diferentes de células animais estarem ligadas Estratégia para organização de um ser multicelular resistente estruturalmente? - “Força” da matriz extracelular - “Força” do citoesqueleto e sua ligação a outras células – adesão célula-célula 3  As células animais são muito variadas….! 2 EXTREMOS Tecidos Conectivos Tecidos Epitelial osso, tendão epiderme - Matriz extracelular muito extensa, - Células fortemente agarradas rica em polímeros fibrosos - Matriz é escassa – lâmina basal - Células distribuídas na matriz de - Muito importante a junção forma diluída. CÉLULA-CÉLULA - Muito importante a MATRIZ - Filamentos do Citoesqueleto - Ligações CÉLULA-MATRIZ Associadas aos filamentos do citoesqueleto intracelular Torna a camada celular impermeável - barreira Criam passagens que ligam o citoplasma às células adjacentes Permitem a passagem de sinais 4  Vários tipos de junções celulares - epitélio ADESÃO CÉLULA-CÉLULA Proteínas de adesão transmembranar - Família das CADERINAS – célula/célula - Família das INTEGRINAS - célula/matriz 5  CADERINAS - ALGUMAS LIGAM A ACTINA E FORMAM JUNÇÕES ADERENTES - OUTRAS LIGAM AOS FILAMENTOS INTERMÉDIOS E FORMAM JUNÇÕES DESMOSOMA - IMPORTANTE AS PROTEÍNAS DE ANCORAGEM INTRACELULAR CADERINAS - Ausentes nas bactérias, archae e nalguns eucariotas, fungos e plantas - Presentes em todos os seres multicelulares animais - essenciais nos animais - Dependentes dos iões Ca2+ - se não houver cálcio no meio extracelular ocorre a quebra da adesão celular mediada por caderinas! - Existem as caderinas clássicas – diferentes em cada tecido Ex. E-caderina (epitélio); N-caderina (sistema nervoso, musculo),… - Também existem caderinas não-clássicas - proteínas com capacidade de adesão (por ex. no cérebro encontramos mais de 50 tipos expressos) 6  SUPERFAMÍLIA DAS CADERINAS + DE 180 TIPOS NO HOMEM Ligação homofílica versus heterofílica As junções de ancoragem entre células são normalmente simétricas. Assim acontece com a caderina – moléculas de caderina de um subtipo ligam-se a moléculas do mesmo subtipo em células adjacentes - Ligação Homofílica Possível também haver ligação heterofílica 7  CADERINAS Todas as caderinas têm: - uma porção extracelular – Domínio de caderina extracelular (EC domain) - importância da ligação dos 2 terminais N de cada caderina (de um lado e doutro) 8  DESMOSOMA Semelhantes às junções aderentes mas com caderinas que ligam ao filamentos intermediários. Muito importante para haver força mecânica - encontram-se em tecidos sujeitos a elevados níveis de stress mecânico. Músculo cardíaco, pele… Junções célula-matriz  Ligam a célula à matriz extracelular  Influenciam o comportamento da célula  Essenciais na ligação do ipo epitelial  Acontecem também no tecido conectivo Os principais recetores celulares para a ligação de proteínas da matriz são as integrinas. 9  INTEGRINAS  Essenciais em seres multicelulares  Inseridas de modo transmembranar – heterodímeros de 2 unidades de glicoptoteínas α e β ligadas de modo não covalente.  O C terminal é intracelular (pequeno) e o N terminal é extracelular (grande)  Capazes de transmitir sinais através da membrana – nos dois sentidos  Podem converter os tipos de sinais através de alteração da sua estrutura INTEGRINAS - ALGUMAS LIGAM A ACTINA E FORMAM ADESÕES CÉLULA- MATRIZ ASSOCIADAS À ACTINA - OUTRA LIGAM AOS FILAMENTOS INTERMÉDIOS E FORMAM HEMIDESMOSOMA - IMPORTANTE AS PROTEÍNAS DE ANCORAGEM INTRACELULARES 10 11 HEMIDESMOSOMA 12  Integrinas e sinalização celular A matriz extracelular - Preenche os espaços entre as células – rica em diferentes macromoléculas - Liga células e tecidos entre si - Vários tipos de matriz com diferentes proteínas e polissacarídeos - As proteínas da matriz são secretadas por células da matriz – sobretudo fibroblastos. Nos tecidos mais especializados encontramos outros tipos celulares responsáveis pela secreção (cartilagem, condroblastos; osso, osteoblastos) Proteínas da matriz Cadeias de polissacarídeos ligadas covalentemente às proteínas 13  POLISSACARÍDEOS GLICOSAMINOGLICANOS – unidades dissacarídeas repetidas N-acetilglucosamina ou de N-acetilgalactosamina + ácido glucurónico ou idurónico Carregadas negativamente Ligam iões + e aprisionam água - gel hidratado! POLISSACARÍDEOS Os glicosaminoglicanos representam cerca de 10% do peso das proteínas fibrosas da matriz. Como formam um gel poroso hidratrado acabam por preencher a maior parte do espaço extracelular. Resistência a forças de compressão 14 Agrecano – maior constituinte da cartilagem 15  PROTEÍNAS DA MATRIZ - Proteínas fibrosas embebidas num gel do tipo polissacarídeo - Proteínas de adesão celular – ligam a matriz às células - As diferenças entre tipos de matriz dependem da quantidade e tipo de constituintes Tendões - > [ ] de proteínas fibrosas Cartilagem - > [ ] de polissacarídeos (gel mais resistente) Osso – deposição de cristais de fosfato de cálcio 16 COLAGÉNEO PROTEÍNA ESTRUTURAL DA MATRIZ GRANDE FAMÍLIA DE PROTEÍNAS ~27 tipos FORMADA POR CADEIAS ALFA QUE PODEM FORMAR UMA TRIPLA HÉLICE 17  COLAGÉNEO - Resistência a forças de tensão (os polissacarídeos dão resistência de compressão) - Aminoácidos comuns e muito específicos do colagénio: - hidroxiprolina e prolina ELASTINA. Proteína altamente hidrofóbica (750 aa). Muito rica em prolina e glicina mas sem estar glicosilada. Não contem hidroxilisina como o colagénio O precursor é a tropoelastina que é secretada para o espaço extracelular e de forma idêntica ao colagénio forma cross-links (entre lisinas) e origina fibras de elastina. 18  GLICOPROTEÍNAS - Apresentam vários domínios de ligação a outras macromoléculas da matriz - Contribuem para a organização da matriz e a ligação das células à matriz - Ajudam a guiar os movimentos celulares (muito importante no desenvolvimento!) FIBRONECTINA Knock outs de fibronectina – morrem muito cedo no desenvolvimento embriogénico! As células têm de ser capazes de formar e degradar a matriz! - Importante para processos de regeneração tecidular, remodelação de osso, … - Permite às células individualmente que se dividam na matriz e que possam mover-se entre a matriz - Necessário romper a matriz junto às células para elas se dividirem Enzimas extracelulares proteolíticas – proteases - metaloproteases da matriz - proteases de serina 19  A matriz extracelular - Preenche os espaços entre as células – rica em diferentes macromoléculas - Liga células e tecidos entre si - Vários tipos de matriz com diferentes proteínas e polissacarídeos - As proteínas da matriz são secretadas por células da matriz – sobretudo fibroblastos. Nos tecidos mais especializados encontramos outros tipos celulares responsáveis pela secreção (cartilagem, condroblastos; osso, osteoblastos) Proteínas da matriz Cadeias de polissacarídeos ligadas covalentemente às proteínas Proteoglicanos LÂMINA BASAL FORMA ESPECIALIZADA DA MATRIZ a LÂMINA BASAL É SINTETIZADA PELAS CÉLULAS DOS DOIS LADOS Constituida por: - proteína fibrosa (normalmente glicoproteínas) - laminina, colagéneo tipo IV, nidogeneo - Glicosaminoglicanos ligados a proteínas – proteinoglicanos - perlecano 20  - Suporte mecânico para o epitélio - Serve de filtro, por exemplo no rim – entre epitélio e tecido conectivo - Serve de barreira protectora - Serve de guia na migração celular - Essencial na regeneração celular e tecidular Em resumo – Matriz extracelular: - Células estão embebidas numa matriz extracelular que liga as células entre si - A matriz é essencial para a sobrevivência, desenvolvimento, forma, polaridade e comportamento migratório das células - A matriz contém Glicosaminoglicanos que se podem associar covalentemente formando proteinoglicanos - Resistência à compressão - Contém proteínas da matriz que conferem resistência (tensão) – colagénio, elastina - Deve ser capaz de se destruir e formar continuamente 21