Biologia Cel·lular - Bloc I: Citoesquelet i Moviment Cel·lular PDF

BLOC-I-BIOCEL.pdf danielaruizcc Biologia Cel·lular 3º Grado en Biología Facultad de Biología Universitat de Barcelona Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de e...

BLOC-I-BIOCEL.pdf danielaruizcc Biologia Cel·lular 3º Grado en Biología Facultad de Biología Universitat de Barcelona Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas BLOC I: CITOESQUELET I MOVIMENT CEL·LULAR Tema 1. Introducció al citosquelet Amb el microscopi de contrast de fase, no hi ha diferencia entre la cèl·lula i el fons. In vitro, es poden veure com es mouen. El citoesquelet només es pot observar amb microscòpia electrònica i es pot detectar amb microscopi de fluorescència gràcies als fluorocroms El citoesquelet cel·lular és una xarxa de filaments proteics que es troba al citosol, nucleoplasma i escorça cel·lular (còrtex). S’estén per tota la cèl·lula i està unit a la membrana plasmàtica, als orgànuls i a l’embolcall nuclear. És molt dinàmic perquè està en transformació constant (polimerització i despolimerització segons les necessitats). Funcions principals: Determina la forma de la cèl·lula i organitza els orgànuls Dona estabilitat i resistència estructural Regula l’activitat intracel·lular: transport intern per vesícules, posició dels orgànuls, divisió cel·lular, endocitosis, fagocitació, reorganització de la cromatina, control transcripcional… Interacciona amb el medi extern: adhesió, resistència a forces externes i motilitat els cilis i flagels (de paramecis) estan formats per microtúbuls i permeten el desplaçament de la cèl·lula. (ME de rastreig - 3D) Aspectes bàsics del citoesquelet Adhesió Divisió cel·lular: intervé en la mitosi * Transport intracel·lular: estructures per Reorganització de la cromatina guiar les proteïnes Control transcripcional del material genètic Motilitat Reacció a forces externes Diversitat de la forma cel·lular Cèl·lula polaritzada (extrems diferents) que comença sent interfàsica (no divisió) i passa a fase mitòtica (entra en divisió) gràcies a la desestructuració del citoesquelet. El còrtex d’actina-miosina forma un anell contràctil per fer la citocinesi. *Fus mitòtic: Els filaments verds són microtúbuls constituïts per dímers de tubulina; i surten del centríol. Són més rígids que els filaments d’actina, però són fràgils i fàcils de desestructurar. L’actina i els microtúbuls són els elements del transport intern; però tenen activitats diferents en cada costat. - EX: en les unions entre cèl·lules de l’epiteli també hi intervé el citoesquelet. 1. DINÀMICA DEL CITOSQUELET Està constituït per polímers de subunitats proteiques fibroses associats a altres proteïnes. Els 3 tipus principals són: microtúbuls de tubulina, filaments d’actina i filaments intermedis. És una estructura dinàmica degut a que els polímers que predominen són inestables (unió feble entre monòmers). També hi ha monòmers lliures i polímers estables (unió covalent entre monòmers). Normalment els filaments no estan aïllats sinó que es troben associats formant molts protofilaments més resistents i adaptables. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas 2. COMPONENTS DEL CITOESQUELET Les diferències en l’estructura de les subunitats i en la resistència de les forces que les uneixen, generen les particularitats de cada filament. MICROFILAMENTS MICROTÚBULS FILAMENTS INTERMEDIS Monòmers d’actina = Dímers d’alfa i beta de Tubulina Formats per tetràmers de G- actina αβ-tubulina unides per unions no diverses proteïnes filamentoses Actina s’uneix a ATP covalents, febles No s’uneixen a cap nucleòtid Polímers més prims, en Cada línia = protofilament Estructura que dona a la cèl·lula forma d’hèlix, flexibles i 1 microtúbul = 13 protofilaments suport mecànic (són els més organitzats en xarxes 2D i Estructures tubulars, rígides, estables) gels 3D llargues i estretes Fongs i les plantes no en tenen. Molt dinàmics i polaritzats Centrosoma: centre organitzador de Cada teixit té IF diferents. (extrems diferents) microtúbuls Poc dinàmics i no polaritzats Molt dinàmics i polaritzats (extrems (extrems iguals) diferents) a. FILAMENTS D’ACTINA L’actina és la proteïna que forma els microfilaments helicoïdals. Determinen la forma de la superfície cel·lular i són necessaris pel moviment de la cèl·lula. Fan assemblatge regulat en moltes localitzacions: Altament concentrats en el còrtex, just per sota de la membrana plasmàtica. En l’interior del microvil·li dels enteròcits (Imatge II feta amb ME transmissió) Al teixit muscular, amb miosines associades que permeten la contracció i relaxació (Imatge IV). b. MICROTÚBULS La seva unitat estructural bàsica és la tubulina disposada de 2 en 2. Un dels extrems sol estar lligat al centre organitzador dels microtúbuls = centrosoma (MTOC). Fan assemblatge regulat en poques localitzacions; funcions: Separar els cromosomes durant la divisió cel·lular Posicionar els orgànuls i transportar-los intercel·lularment Desplaçar la cèl·lula gràcies a flagels i cilis (axonema: 9 doblets MT + 2 centrals) Protegir la cèl·lula del col·lapse *No intervenen en les unions entre cèl·lules. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas En cèl·lules vegetals, organitzen la distribució de cel·lulosa. El còrtex cel·lular està reforçat per microtúbuls corticals just per sota de la membrana. La seva disposició determina la direcció que segueix l’elongació de la cèl·lula en el creixement c. FILAMENTS INTERMEDIS La seva unitat estructural són tetràmers de proteïnes d’una família molt heterogènia. S’associen a filaments pre-existents. Proporcionen força i resistència a l’estrès mecànic. Donen suport estructural a la cèl·lula (eviten el col·lapse) i ajuden a mantenir la seva forma. No fan activitat motora. Són FI de diferent naturalesa en el teixit muscular i en el nerviós. En el citosol, mantenen capes de cèl·lules epitelials Projeccions neuronals Apèndixs com ungles i cabells 3. SENYALS REGULADORES DEL CITOESQUELET Les proteïnes accessòries associades al citoesquelet, són substrat de moltes vies cel·lulars d’on reben informació i canvien l’activitat metabòlica. Al ser activades o inhibides (desfosforilació i fosforilació) per senyals extracel·lulars o intracel·lulars, reorganitzen l’estructura del citoesquelet determinen la distribució i la dinàmica dels filaments citoesquelet. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas QUADRE RESUM: 4. ORGANITZACIÓ DEL CITOESQUELET A) EN CÊL·LULES NO POLARITZADES: Els MF, MT i IFs estan interconnectats entre ells mitjançant complexos dimèrics de tipus plakin pectina, BPGA1… Les proteïnes (motores també) estan pensades per augmentar la complexitat d’aquestes interaccions. Els microtúbuls surten del centrosoma B) A CÊL·LULES POLARITZADES: Els MF, MT i IFs, en comptes d’estar associats al centrosoma, estan associats a proteïnes. MT mai tenen relació amb les unions, mentre que MF i IFs, si. Exemple de cèl·lula epitelial → Els microtúbuls estan desenganxats del centrosoma Les cèl·lules reconeixen altres cèl·lules per proteïnes d’adhesió amb una força feble. Les proteïnes estan associades a elements del citoesquelet, fent que la unió sigui més forma Cèl·lula que migra amb citoesquelet d’actina molt desenvolupat a la part que migra i avança. Blau: filaments d’actina* Vermell: actina Verd: microtúbuls *S’estructuren molt bé sota del cortex cel·lular En procariotes, el citoesquelet és menys complex, però tenen proteïnes homòlogues (predecessores) a les eucariotes: Proteïna FtsZ (a la tubulina): en molts bacteris i arqueus. Pot polimeritzar en filaments i formar l’anell Z per dividir la cèl·lula. Els monòmers es poden anar enganxant i desenganxant amb facilitat. També participa en la divisió de cloroplasts. És un ancestre de la tubulina. És la única que tenen els bacteris esfèrics: S. aureus. Proteines MreB i Mb1 (a l’actina) en bacteris en forma de bastó o espiral. Polimeritzen formant filaments molt dinàmics. Intervenen en determinar la forma de la cèl·lula i serveixen de base per la síntesi dels peptidoglicans de la paret (semblant a l’acció dels MT en la formació de la paret de la cèl·lula vegetal). La MreB té una estructura semblant a l’actina, però la seqüència d’AA només coincideix en un 15%. Proteïna ParM (a l’actina) intervé en la segregació de plasmidis= porten un a cada pol quan es divideix la cèl·lula. És codificada per gens dels plasmidis, igual que els gens de la resistència als antibiòtics. El plasmidi duplicat codifica la proteïna ParR que s’uneix al ADN del plasmidi i estabilitza els extrems dels filaments. Crescentina (a filaments intermedis) té diferents domines en a-hèlix que formen fibres que determinen la forma del bacteri. Present en Caulobacter crescentus. Imatge: en presencia de crescentina (A) canvia la morfologia del bacteri respecte a quan no en té (B). a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas Tema 2. Estructura filaments d’actina 1. ESTRUCTURA Els monòmers d’actina són proteïnes globulars (42kDa) que poden estar lliures en forma d’actina G, o formant part de filaments. Es polimeritzen espontàniament formant una hèlix compacta de monòmers orientats en la mateixa direcció, amb el lloc d’unió de nucleòtids exposat al costat. Presenten una gran varietat de proteïnes associades a l’actina que regulen la seva dinàmica. Helicoïdals Prims i curts= 6-7 μm Polaritzats= extrem positius i negatius Semi-flexibles FUNCIONS 1) Resistència mecànica 2) Moviment intracel·lular d’orgànuls 3) Dinàmica de la membrana → implica reorganitzacions de la forma cel·lular: Endocitosi i fagocitosi gràcies a la polimerització d’actina Desplaçament intracel·lular de vesícules endolítiques i d’endosomes gràcies a un estel d’actina que permet el moviment. Formació de fil·lopodis i lamel·lipodis per permetre la migració 4) Locomoció: l’elevada polimerització d’actina en una part de la cèl·lula, força el seu desplaçament en aquella direcció. Gràcies a l’associació de l’actina i la miosina es pot moure el citoplasma. El moviment ameboide es dóna gràcies als canvis de forma de les xarxes d’actina que provoca la miosina. 5) Regulació transcripcional 6) Remodelació de la cromatina 7) Intervenen en la divisió cel·lular 8) Adhesió entre cèl·lules: Les proteïnes d’adhesió (cadherines) uneixen les cèl·lules de manera feble. Però en connectar- se amb les bandes d’actina paral·leles, fan unions més fortes que permeten fer contraccions que canvien de forma. Els cordons d’actina s’uneixen entre cèl·lules formant unions adherents. Predominen en el teixit epitelial i en etapes de desenvolupament com en la formació del tub neural. 9) Regulació de la forma cel·lular constitueixen el cortex cel·lular *Estructura 3D que hi ha sota la membrana plasmàtica. És dinàmica i determina la forma de la cèl·lula. - Està organitzat en filaments d’actina que es disposen en paral·lel formant feixos, miosines motores i proteïnes d’unió a l’actina. - Les fibres d’estrès són llargues associacions de filaments d’actina que s’expandeixen per tota la longitud de la cèl·lula. Quan s’associen a miosines, són contràctils. - Durant la citocinesi, es forma un anell contràctil d’actomiosina que queda integrat al còrtex. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas Els F-actina també es poden organitzar formant extensions cel·lulars com: Projeccions d’actina= estructures transitòries formades per feixos que es prolonguen quan la cèl·lula migra. Lamelipodis= enriquits per una xarxa bidimensional de F-actina. Són estructures planes formades a la perifèria de la cèl·lula. Fil·lopodis= són dits llargs i prims, suportats internament per F-actina paral·lels disposats cap a l’exterior. Serveixen per enganxar-se en el substrat. Microvilli= permanents Podosomes = contenen diverses combinacions d’actina, proteïnes, molècules de senyalització i metal·lo- proteïnases. Serveixen perquè la cèl·lula pugui buscar substàncies i moure’s. 2. DISTRIBUCIÓ DELS FILAMENTS D’ACTINA Els lamel·lipodis s'enriqueixen amb un bidimensional matriu dendrítica d'una xarxa ramificada d'actina filaments. Són una membrana fina i plana estructures formades a la perifèria cel·lular de la corrent dominant. Els filopodis són espigues llargues suportades internament per filaments paral·lels d'actina, disposats a la orientació cap a fora-extrem de pues típica de protuberàncies cel·lulars. Adhesió a una superfície subjacent (ECM, altres cel·les, etc.) determina la velocitat i la direcció de assemblatge d'actina durant la propagació cel·lular i moviment. Durant la migració cel·lular, naixent les adhesions al front cel·lular "maduren" fins a ser estables adherències a mesura que avancen cap a la làmina. En absència d'adhesió al capdavant vora (2a, 2b), el moviment retrògrad de l'actina els filaments es converteixen en volants. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas Tema 3: Polimerització d’actina 1. CONSERVACIÓ EVOLUTIVA L’actina és una proteïna molt abundant en eucariotes (5-10% proteïnes); mentre que procariotes, amebes o fongs tenen 1 o 2 gens que codifiquen per actina. - En pluricel·lulars hi ha diferents famílies de gens que codifiquen per actina, i més en plantes (>60) que en animals (>6). - Les isoformes són diferents formes d’una mateixa proteïna que fan diferents funcions. Les isoformes codificades per gens d’actina difereixen en 25-375 residus d’AA; tenen un 93% de similitud però fan funcions diferents: α-actina en musculatura cardíaca, estriada i llisa β-actina és ubiqua, molt enriquida en el còrtex cel·lular i en la part de davant de les cèl·lules que migren γ-actina associada a estructures contràctils com les fibres d’estrès 2. MONÒMERS D’ACTINA La subunitat d’actina és la G-actina (globular). Cada monòmer té 2 lòbuls i 4 dominis. Són monòmers polaritzats perquè els seus costats són diferents: Extrem - (pointed end) té una fenedura, un solc flexible amb activitat ATPasa. Extrem + (barbed end) sense fenedura. Creixen més ràpid. L’actina s’associa reversiblement en filaments que consten de 2 hèlix de subunitats d'actina. Els filaments són polaritzats i no creixen i decreixen igual pels dos extrems. A cada monòmer d’actina hi ha associat un ió magnesi (Mg 2+). L’ATP s’uneix entre el lòbul II i IV, a la fenedura. Això provoca un canvi en la configuració del monòmer que condiciona la taxa de polimerització i despolimerització (estabilitat). Els monòmers quan s’enganxen fan que l’ATP s’hidrolitzi a ADP, adoptant una forma diferent. El fosfat que es perd desestabilitza la unió entre monòmers i per això a ○ L’extrem - (hi ha ADP) és més fàcil que es desfacin els filaments ○ L’extrem + (hi ha ATP) que és més estable i té major facilitat per adquirir monòmers. Els monòmers que s’han afegit fa més temps, s’hidrolitzen abans. Totes les subunitats d’actina del filament estan orientades en la mateixa direcció. Les estructures que sobresurten son miosines que s’han associat als filaments d’actina. 3. VELOCITAT DE CREIXEMENT I PÈRDUA DE MONÒMERS La velocitat depèn de dues constants: Kon (M-1s-1) velocitat d’addició dels monòmers per segon. Depèn de la concentració de monòmers (M-1 x s-1). El nº de subunitats que s’afegeixen per segon depèn de la concentració d’actina-G lliure. És molt més alta al costat positiu. Depèn de molaritat. + monòmers d’actina = + alta Kon = + facilitat d’addició als filaments Koff (s-1) probabilitat que té el monòmer de dissociar-se en el pròxim segon. És alta quan es perden subunitats, però no depèn tant de la concentració d’actina. Els 2 extrems van perden monòmers contínuament, per això els 2 costats tenen valors similars encara que la del costat + és sempre una mica superior. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas La concentració crítica és el punt en que la taxa d’addició és igual a la de pèrdua de monòmers. Permet un estat d’equilibri del filament. Cada filament té 3 concentracions crítiques diferents: Cc de l’extrem + (més baixa) Cc de l’extrem – (més alta) Cc del propi filament. Cc= Koff/Kon 4. POLARITAT ESTRUCTURAL I FUNCIONAL Un filament d’actina, polimeritza i despolimeritza mitjançant l’addició i l’eliminació de monòmers als extrems del filament. Però la taxa de creixement pels dos costats és diferent, ja que l’extrem positiu polimeritza més ràpid que l’extrem negatiu. Si la velocitat en que es desenganxen les subunitats és més alta que la velocitat en la que s’enganxen, el filament no es forma. Els monòmers, en unir-se al filament, s’hidrolitza un ATP i pateixen un canvi conformacional que fa que la Kon i la Koff dels dos extrems del filament siguin diferents: l’extrem positiu té una Kon més alta que l’extrem negatiu, ja que en el mateix període de temps, s’afegeixen més monòmers i creix més ràpid. Si no s’hidrolitzés l’ATP, la ratio Koff/Kon seria la mateixa pels dos costats si un extrem creix 3 vegades més ràpid, l’altra també es dissocia 3 vegades més ràpid. És més fàcil creixer pels extrems que pel mig perquè és més complicat que es desenganxi pel mig ja que té 2 enllaços. 5. FASES DE POLIMERITZACIÓ (SABER) Per fer experiments in-vitro de la polimerització de filaments d’actina s’ha de tenir en compte que: (Si falta algun, ja no creix.) Tenir monòmers d’actina (actina- G) K+ i Mg2+ (en sals) perquè hi hagi unions ATP+ Depèn de la temperatura Fases de la polimerització de l’actina in vitro: PASSOS: 1) S’agafen monòmers d’actina polaritzats (extrem +: sense ATP i extrem - : amb ATP) 2) Es produeix l’adhesió de 3 monòmers , i es forma un trímer = el nucli que fa que pugui créixer el filament 3) El filament creix pels dos extrems, (polimerització) però a mesura que es van esgotant el nombre de monòmers, ja no podrà créixer més. 4) L’extrem menys serà el més afectat per la falta de monòmers. 5) Es produeix l’intercanvi rotatori: el filament ja no creix més, el que perd és el mateix que recupera. 6) Com que ja no s’afegeixen més monòmers es despolimeritzarà i es desfan els monòmers. 7) S'afegeixen els monomers i seguidament l'ATP passa a ADP i la unió entre monòmers s’afebleix a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas I. LATÈNCIA Període de temps en què només hi ha monòmers perquè cal que es trobin i comencin a unir-se per iniciar la nucleació. Els primers monòmers que s’uneixen, ho fan per enllaços relativament dèbils i tendeixen a separar-se ràpidament. Fins que no s’ajunten 3 com a mínim, no s’arriba a un mínim d’estabilitat que inicia la polimerització sobre el trímer que fa de nucli. FASE DE NUCLEACIÓ S’ajunten 3 monòmers que formen un nucli, a partir del qual el filament podrà créixer. La nucleació és la fase limitant en la formació de F-actina, ja que és lenta i termodinàmicament costosa, degut a les elevades constants de dissociació dels dímers i dels trímers (KD=100 mM). Si en la solució hi ha oligòmers (B), es redueix o desapareix la fase de nucleació perquè la Kon és més alta. FASE ROTATÒRIA: Estadi on es manté l’equilibri. Serveix a la cèl·lula per moure’s i crear estructures *In vivo, és impossible que es doni la nucleació espontània, ja que necessiten l’acció de proteïnes associades a l’actina que uneixin els monòmers. II. CREIXEMENT FASE D’ELONGACIÓ: Els monòmers s'afegeixen als extrems del filament i la KD no és tan alta. L’allargament del filament es mesura amb Vpolimerització = Kon · [G]. Simultàniament es van perdent monòmers de manera constant a certa Vdespolimerització= koff. ESQUEMA DE LES 3 FASES Com podem observar, la diferència entre els gràfics és que al de la dreta no hi ha fase de latència. Això, succeeix perquè s’ha afegit filaments ja formats que ja fan de nucli. III. EQUILIBRI És l’estat estacionari perquè no varia la longitud del filament. És quan s’arriba a la concentració crítica d’actina és intermèdia entre la de l’extrem + i extrem -. No hi ha creixement net del filament d’actina perquè s’addicionen tants monòmers associats a ATP per + com es perden els associats a ADP per -. La diferencia de creixement entre els 2 extrems dona lloc a l’intercanvi rotatori (treadmilling)= quan les [monomers] són intermèdies entre les Cc de l’extrem + i extrem -. La hidròlisi de l’ATP es fa servir pel treadmill, això significa treball del filament in vivo. Amb 1 μM d’actina-G, hi ha una addició de 12 subunitats a l’extrem + i de 1,3 subunitats a l’extrem – per segon. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas El moviment del filament és provocat per aquesta entrada i sortida de monòmers. A més, el nucli va canviant de posició i generant una força que pot moure la cèl·lula. Quan ja no hi ha més possibilitat de créixer del filament s’arriba a la concentració crítica: concentració de monòmers que permet mantenir el filament, no s’allarga ni s’escurça. La concentració crítica de monòmers serà: ○ En l’extrem - té una Kon més baixa → Concentració crítica més alta ○ En l’extrem + , Kon més alta → Concentració crítica més baixa 0,7 mM → Creix pels 2 extrems 0.4 → El + creix i el - decreix 0.5 mM → Creix per + només, per - decreix Cc + (0,12 μM), per això el costat – deixa de créixer mentre + segueix creixent. A més de 0,12 μM d’actina-G, només creix el costat +. És la concentració mínima perquè es comencin a formar filaments. El creixement s’atura quan s’arriba a Cc del filament= 0,2μM (intercanvi rotatori). Creixement net a partir de Cc - = 0,61 μM. És el més pronunciat perquè hi ha polimerització pels dos costats. La dissociació neta de monòmers a cada segon es la mateixa el que es perd per + equival al que es perd per - Concentració crítica extrem + (blau): Pendent més alta → Creixement més ràpid → + Kon → Fins que no es té +12 mM no creix l’extrem + Concentració crítica extrem - (vermell): Pendent més baixa → S’ha de superar 0.6 mM per començar a veure creixement per l’extrem -. Concentració crítica del filament: El punt d’equilibri és cap a 0.2 mM a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas 6. INHIBIDORS Fàrmacs amb els que s’ha pogut estudiar el paper del citoesquelet en la cèl·lula. Les funcions dels filaments d’actina es poden inhibir amb productes químics que estabilitzen o desestabilitzen els polímers. Destaquen la latrunculina i fal·loïdina (tòxics). a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas Tema 4. Proteïnes associades a l’actina 1. PROTEINES ASSOCIADES (ABP) L’actina presenta unes 150 proteïnes associades que controlen la seva dinàmica in vivo (polimerització i despolimerització): Controlen la polimerització, nucleació i capping, Donen estabilitat. Associació dels filaments a la membrana plasmàtica Proteïnes motores Organització dels filaments en forma de xarxes i en forma de feixos Per actuar, necessiten un senyal que generi una cascada que tingui com a substrat aquesta molècula. ➔ Capping protein: bloquegen que els monomers saltin de l’extrem ➔ Severing protein: trenquen els filaments d’actina ➔ Sequestering protein: Reconeix els monòmers i els porta a l’extrem + ➔ Depolymerizing protein: es col·loquen a l’extrem - i desmunten els filaments ➔ Bunding protein: organitzar els filaments d’actina en xarxes o feixos Al dibuix podem observar proteïnes que ens ajuden a polimeritzar (afinitat per monòmers amb ATP) i altres que ens ajuden a despolimeritzar (afinitat amb monomers amb ADP). Són proteïnes diana, per estudi de temes cancerigènes, que fan metàstasi i envaeixen els teixits. Tenim proteïnes caputxa per l’extrem + i -. i immobilitzen la mobilitat del filament. Segons el tipus de proteïna amb el que s’associen els filaments d’actina tindrem una organització o un altre. Tipus ABPs Funcions Complex Arp2/3 i formines Promouen la nucleació (unió de monòmers) de nous filaments d’actina ADF/cofilines i gelsolina Fragmentadores dels filaments d’actina Profilina, twifilina i timosines Regulen la polimerització dels F-actina, per interacció amb els monòmers d’actina Cap Z, tropomodulina, Esp8 i Regulen la polimerització dels F-actina per interacció amb el costat +. Ena/VASP Actinina, fimbrina, espectrina i Reticulen i agrupen els F-actina per formar feixos i superestructures 3D filamina importants (còrtex) ERM, tal·lina, vinculina i Permeten interacció del citoesquelet d’actina amb la membrana plasmàtica anquirina Miosina I, II, V Motores, proteïna que va per sobre del filament d’actina i fa de transportador a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas 2. PROTEÏNES ASSOCIADES A MONÒMERS D’ACTINA A) Profilina ABP globular que s’uneix específicament a l’extrem + del filament i afavoreix l’addició de monòmers per aquell costat, accelera la polimerització (+ alta kon= + V polimerització). Pot unir-se a monòmers amb ATP, o a monòmers amb ADP perquè el perdin i captin ATP (abundant al citosol) i que puguin addicionar-se al F-actina. Quan el complex profilina-actina s’uneix al filament, l’actina canvia de conformació i perd la profilina. La profilina no pot fer la nucleació, només actua quan el filament ja està fet. Si no hi ha extrems dels F-actina lliures, no es pot donar la polimerització, i la profilina actua com a segrestadora de monòmers d’actina-ATP i el manté fins que l’actina es necessita pel creixement B) Timosina Regula la concentració d’actina G en el citosol. Assegura que hi hagi una presència constant de monòmers lliures i estiguin disponibles quan s’hagin de polimeritzar els F-actina (els alliberen quan s’activen mecanismes de polimerització). Les β-timosines afavoreixen a la polimerització, agafa monòmers i s’uneixen a l’extrem + dels monòmers d’actina-ATP; els segresten per evitar que estiguin tots units a filaments. Abundant en cèl·lules diferenciades i en plaquetes. Rep informació a través de vies de senyalització per saber la funció que ha de fer. La Tβ4 (timosina) i la profilina representen el paradigma de 2 proteïnes d’unió a l’actina G que tenen funcions oposades en el muntatge de l’actina i en la motilitat, ja sigui inhibint o afavorint el creixement del filament pel costat +. - La timosina i la profilina competeixen per unir-se a monòmers. C) Cofilina L’ADF/cofilina és de la família de les proteïnes ADF (factor de despolimerització de l’actina) que té un sol domini ADF. Va desestabilitzant els monomers d’ATP per desenganxar-los i que així es puguin unir nous filaments. Diverses cofilines s’enganxen en els extrems - dels monòmers d’actina-ADP i els estrenyen fins que els monòmers d’ADP es separen del filament = augmenten Koff perquè els monòmers d’ADP vagin desenganxant-se. → Fa que hi hagi monòmers lliures de ADP perquè després es puguin tornar a polimeritzar. Promouen la renovació ràpida dels F-actina ja que els despolimeritzen en llocs amb abundant actina. També inhibeixen l’intercanvi de nucleòtids dels monòmers. Per l’altra banda, poden tenir capacitat nucleadora per formar filaments. En absència d’ADF/cofilina, els filaments d’actina són llargs i baixa la mobilitat (no hi ha suficients monòmers d’actina G). La cofilina 1 es la més important i abundant en les cèl·lules ja que és imprescindible per la migració. Molt estudiada per teràpies de càncer (metàstasi). a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas La fosfo-regulació de cofilina és un dels punts de convergència importants de les xarxes de senyalització que uneixen els senyals extracel·lulars amb la dinàmica del citoesquelet d'actina. La cofilina és substrat de moltes vies de senyalització. És un efector final (proteïna diana) i la seva activitat ve regulada per altres proteïnes: LIMK quinases fosforilen la cofilina per inactivar-la i que no reconegui els monòmers d’actina-ADP. (Es formaran filaments llargs)Les quinases afavoreixen que es mantinguin els F-actina. ○ La cofilina està fosforilada quan se li uneixen fosfatidilinositols que inhibeixen la seva activitat; són fosfolípids que segons el seu nivell de fosforilació, alteren + o - la seva pròpia estructura de fosfoinositida (Pis) i funció de regulació. ○ És inactivada per fosforilació a Ser 3 per LIMKs i TESK Fosfatases desfosforilen la cofilina per activar-la i que pugui dur a terme la seva funció. ○ Les fosfatases afavoreixen la despolimerització dels F-actina. (es formaran filaments curts) ○ La cofilina és reactivada per SSH, CIN i les altres proteïnes fosfatases, PP1 i PP2A. Corbes Hi ha un fluorocrom que s’enganxa amb l’actina i emet molta fluorescència Com més baixa la corba → Menys filaments Com més alta la corba → Més filaments *La velocitat de polimerització és més alta perquè hi ha més Kon, disminueix la nucleació (blau fosc) La cofilina posa en disposició monòmers d’actina perque pugui haver-hi polimerització. També afavoreix que hi hagi processos de polimerització, tot això depenent de la concentració. Els filaments d’actina que van creixent, van empenyent la cèl·lula cap aquella direcció. Els monòmers que surten per l’extrem – durant la despolimerització, es poden tornar a enganxar pel costat + del filament i per tant es segueix polimeritzant. Si al cofilina s'inhibeix, es desenganxa i els monòmers podran agafar ATP i afegir-se a l’extrem + → Forma nous filaments La cofilina funciona com una polimerització primerenca que precedeix a ARP2/3. La cofilina contribueix al manteniment dels nivells d'actina G Totes aquests proteïnes intervenen en la modulació de les sinapsis. El nostre cervell és molt plàstic i de continua activitat gràcies la formació i deformació de les seves estructures. El citoesquelet d’actina de les cèl·lules nervioses permet la remodelació de les sinapsis. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas D) Twinfilina té 2 dominis ADF, un a cada extrem terminal. És una segrestadora de monòmers d’actina- ADP. Inhibeix l’intercanvi espontani de nucleòtids en els monòmers, similar a com ho fan les ADF/cofilines, però amb una unió a l’actina més forta. Regulen la polimerització-despolimertizació dels filaments. La twinfilina podria mantenir els monòmers d'actina lliurats en la seva forma "ADP, ja que la twinfilina inhibeix l'intercanvi espontani de nucleòtids en els monòmers d'actina. Per tant, la twinfilina impediria el muntatge del filament d'actina en llocs no desitjats de les cèl·lules. La polimerització i despolimerització dels F-actina són necessàries per mantenir la morfologia cel·lular i mobilitat. Són possibles gràcies a diferents enzims que treballen coordinadament en resposta a certes senyals. Tant l'ADF/cofilina com la twinfilina prefereixen interactuar amb els monòmers d'actina ADP; en canvi, les proteïnes d'unió del monòmer d'actina la profilina i la timosina b 4 s'uneixen als monòmers d'actina ATP amb afinitats més altes. Per tant, ADF/cofilina i twinfilina poden interactuar amb monòmers d'actina ADP recentment despolimeritzats i incompetents en el muntatge, mentre que la profilina i la timosina b 4 regulen la dinàmica del conjunt de monòmers d'actina ATP competent en el muntatge. IMATGE: Filament d’actina que pot desmontar monòmers d’ADP, que són reconeguts per profilina que intercanvia ADP amb ATP. Pot anar a l’extrem + del filament. La timosina segresta els monòmers en el cas que hi hagi excés de monòmers d’ATP. 1. La proteïna caputxa s’uneix a un extrem del filament d’actina per evitar que s’addicionin i es desprenguin monòmers. 2. Les cofilines que no estan unides a fosfatidilsinositols van desenganxant els monòmers d’actina amb ADP per l’extrem –. 3. La twinfilina segresta els monòmers d’actina-ADP lliures quan es desprèn la cofilina, i els transporta fins a l’extrem + del filament. Quan la twinfilina interacciona amb la proteïna caputxa (tenen afinitat), la treu i deixa lliure el monòmer que porta l’ADP. 4. La profilina canvia l’ADP per ATP,i apropa el monòmer que ha desenganxat de l’extrem – perquè s’enganxi per l’extrem + del filament. * L‘activitat de la cofilina, profilina i twinfilina baixa per acció del fosfatidilinositol 4,5-bisfosfat (PI(4,5)P2 ). En una cèl·lula tumoral, l’activitat d’aquests enzims està desorganitzada i comencen a proliferar i migrar de manera descontrolada. Es pot controlar la metàstasi tenint com a dianes proteïnes del citoesquelet i de la matriu extracel·lular que permeten que la cèl·lula s’enganxi amb la matriu. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas PREGUNTA La concentració d’actina en les cèl·lules és de 50 a 100 vegades més elevada que la concentració crítica per l’actina en un tub d’assaig. Les cèl·lules tenen uns nivells molt alts d’actina (100 400 uM), més de la meitat està en forma no polimeritzada (50 200 uM) Sabent que la concentració crítica de l’actina per a poder se formar filaments és de 0 2 uM. Per què és possible mantenir una concentració tan elevada d’actina lliure, sense que hi hagi polimerització espontània? ○ La timosina fa de buffer i segresta els monòmers ○ La timosina té gran part de la resposta, ja que s’uneix als monòmers d’actina i tanca la fenedura, frenant el intercanvi de nucleòtids ○ Funciona com un buffer dels nivells d’actina monomèrica en el citosol a més necessitat de monòmers, menys actina associada a la timosina seguint la següent reacció ○ També la twinfilina fa de buffer Perquè és avantatjós mantenir un nivell tan gran de subunitats d’actina lliure dins de la cèl·lula? ○ Les plaquetes tenen molta actina lliure perque son cèl·lules més sotmeses a polimerització i despolimerització. 3. PROTEÏNES CAPUTXA I FRAGMENTADORES DE F-ACTINA Les proteïnes caputxa s’uneixen a l’extrem dels filaments i promouen la seva estabilització o desassemblatge. Regulen la llargada dels filaments perquè intervenen en la polimerització, el treadmilling i la dinàmica. També poden nuclear (formines). L’extrem + té una velocitat de polimerització més alta (Kon més alta) ja que a la pendent s’observa més inclinació respecte a l’extrem -. - EX: Fibra muscular necessita estabilitat, els IF estan bloquejats per extrem + i -. TIPUS DE PROTEÏNES CAPUTXA: A) GELOSINA S’insereix entre monòmers i trenca els filaments d’actina, bloquejant l’extrem +. Afinitat per l’actina-GDP. Permet que el còrtex cel·lular (xarxa 3D) sigui una estructura menys compacta i més líquida per tal que la membrana es pugui moure. Depèn principalment dels nivells de calci i de fosfaditilinositol PIP2 que inhibeix la seva interacció amb l’actina. La cèl·lula és pobre en calci perquè està segrestat pel reticle endoplasmàtic llis. Quan els nivells de Ca2+ pugen, s’emet un senyal que activa la gelsolina per un canvi conformacional= quedant exposat el domini d’unió a l’actina. Els dominis indicats amb forma oval són els que interaccionen amb el calci. Els 6 dominis de gelsolina interactuen amb el calci i diferents punts de les subunitats d’actina que hi ha en el filament. En unir-se als F-actina, les subunitats G1 i G4 creen forces tèrmiques que els desestabilitzen. ➔ Al trencar els filaments, queden lliures els extrems i es poden polimeritzar. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas En absència de calci, la gelsolina està inactiva. El knock-down de la gelsolina fa que l’actina estigui més estable i dificulta el dinamisme: Reducció de la funció plaquetària Retard en la migració dels neutròfils Alentiment del moviment cel·lular Per què aquest western blot fa saber que l'activitat biològica de la gelsolina és correcta? L'activitat biològica de la gelsolina es determina en un assaig d'actina F. L'actina s'incuba amb gelsolina i els productes de reacció es centrifugen a 100000 x g per 1 h. La proporció d'actina en el sobrenedant (actina G versus el pèl·let (l'actina F) es compara amb una reacció de control sense gelsolina. Un estricte control de qualitat garanteix que la gelsolina 2 μg) pot solubilitzar 70 80 d'actina F 5 μg) en cinc min. - Es posa un anticòs per detectar gelsolina i actina - Sobrenedant (S), Pellet (P) FOTOGRAFIA: CONTROL NEGATIU: F-actina sense gelsolina fa que hi hagi llargs filaments d’actina que precipiten al pellet → Per tant, es detecta l’actina al pellet F-actina i gelsolina: com la gelsolina talla aquests filaments, s’observa alguns filaments d’acina en el pellet ia lguns d ebaix pes molecular en el sobrenedant Gelsolina: es detecta la gelosina de més baix pes molecular al sobrenedant. B) TROPOMODULINES S’uneixen a l’extrem – i eviten la dissociació de monòmers d’actina. És molt abundant en filaments curts de cortex cel·lular dels eritròcits i en les cèl·lules musculars. C) CapZ S’uneixen a l’extrem + i inhibeixen la tassa de polimerització i de despolimerització. La seva activitat està inhibida per PIP2 (fosfatidilinositol). Aquests 2 filaments tenen diferent velocitat de creixement perquè cadascun té un extrem diferent bloquejat. Depenen de concentracions crítiques diferents: A) Depèn de Cc- (0,6 μM) perquè té l’extrem + bloquejat per una CapZ. Si hi ha una concentració d’actina- G inferior a 0,6μM, el filament s’escurça. B) Depèn de Cc+ (0,12 μM) perquè té l’extrem - bloquejat per una tropomodulina. Si hi ha una concentració d’actina-G superior a 0,12μM, el filament s’elonga. (Per sota de 0.12 uM no hi ha creixement a extrem +) Si un filament té unides les dues proteïnes, una a cada costat, mantindrà una longitud estable. A baixa concentració d’actina és més fàcil que polimeritzi el B perquè: no hi ha pèrdua (Koff) pel costat – té l’extrem + lliure = major Kon, la Cc+ és menor PREGUNTA Si, en presència de CapZ , la concentració de monòmers d’actina és inferior a la Cc de l’extrem -, hi haurà 0.5 μM dels filaments d’actina. ○ A 0.7 ja hi hauria creixement a l’extrem -. Si, en presència de tropomodulina , la concentració de monòmers d’actina supera la Cc de l’extrem +, hi haurà creixement dels filaments a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas 4. REGULACIÓ DE LES ABP Reguladors principals: ➔ Fosforilacions ➔ GTPases petites ➔ Fosfoinositides. ➔ Proteïnes de famílies WASP i ENA/VASP Fosfatidilinositol i fosfoinositides Les membranes (bicapes lipídiques) estan formades principalment per cinc fosfolípids : fosfatidilcolina (PC), fosfatidiletanolamina (PE), fosfatidilserina (PS), fosfatidilinositol (PtdIns) i esfingomielina (SM). Anell que es pot fosforilar als C → depèn del que es fosforili, s’anomena d'una manera o altra i regulen l’activitat de les ABP. L'estructura química del fosfatidilinositol (PI), el precursor dels fosfoinosítids ○ El grup inositol es pot fosforilar en diferents posicions Fosfoinositides (PI): lípids derivats dels fosfatidilinositols fosfats. Formen missatgers secundaris que activen la quinasa C i l’alliberament del calci de les reserves intracel·lulars. Els fosfoinositides PI(4)P i PI(4,5)P 2 es produeixen per fosforilació del ( i PI( 4 )P respectivament PI( 4 5 )P 2 està molt enriquits a nivell de la membrana plasmàtica La hidròlisi del PI(4,5)P2 dóna dos mediatitzadors intracel·lulars: el inositol 1,4,5-trifosfat (IP3) i el diacilglicerol IP3 difon a través del citosol i indueix l’alliberació del calci que hi ha a reticle Diaglicerol activa cinases Fosfatidilinositol i els seus derivats fosforilats es mantenen a la part citosòlica de la membrana plasmàtica El fosfatidilinositol es pot fosforilar o desfosforilar a les posicions D-3, D-4, o D-5 de l’anell d’inositol per diferent cinases o fosfatases, generant 7 especies fosfoinositides: PI(3)P, PI(4)P, PI(5)P, PI(3,4)P2, PI(3,5)P2, PI(4,5)P2, i PI(3,4,5)P3. Cadascuna té la seva localització intracel·lular, permetent interaccions específiques de membrana i definint les propietats dels orgànuls. Funcionen com lípids senyals en diferents processos cel·lulars. També presents en el nucli GTPases monomèriques Rho GTPases: dins de la superfamília Ras, les proteïnes de la subfamília Rho són monomèriques (petites) i estan involucrades en la morfologia, la remodelació del citoesquelet i el moviment cel·lular. Hi ha tres membres molt ben identificats: Cdc42, Rac 1 i RhoA. La seva activitat depèn de si estan unides a: GDP → forma inactiva, es queden al citosol. S’activa per GEF (Guanine nucleotide Exchange Factor). GTP → forma activa, s’enganxen a la membrana. - S’inactiva per GAP (GTPase - Activating Proteins). - GEF i GAP són proteïnes amb multidominis regulades per senyals extracel·lulars. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas Resum regulació Fosfatidilinositol 4,5-bisfosfat (PI(4,5)P2) Activa la rhoGTPases que indueix a la formació de filaments d’actina Inhibeix les activitats de cofilina, profilina i twinfilina→ inhibeix la capacitat de migrar de la cèl·lula, moviment i no es crea dinamisme a la cèl·lula 5. PROTEÏNES NUCLEADORES DE F-ACTINA Són proteïnes que capten monòmers d’actina i fan que es vagin enganxant, accelerant la polimerització. a) FORMINES Conjunt de proteïnes que ajuden a fer els nuclis d’actina (nucleació) enucleen filaments d’actina (f-actina) llargs i lineals sota la membrana plasmàtica com els de les fibres d'estrès, cinturó d’ actina de les unions adherents i a l’anell contràctil. FH 1 és ric en prolina i capta monòmers d’actina units a la porfilina. In vivo no cal que s’uneixin un mínim de monòmers perquè s’inicia la polimerització; sinó que la formina s’activa, reconeix els monòmers d’actina i els capta per anar polimeritzant el filament. L’associació és molt més ràpida en presencia de profilina. Aquesta està unida al extrem +, de manera que evita que s’uneixin proteïnes caputxa que impedeixen el creixement. La presència continua de formina evita que proteïnes caputxa s’uneixin a l’extrem + i que s’inhibeixi el creixement del filament. La formina es troba dins de la cèl·lula plegada i inactiva. Quan cal la polimerització de filaments d’actines, comença una cascada d’activació: Els fosfatidilinositols activen una Rho-GTP Rho A La Rho-GTP activa la formina; es desplega i atrau les subunitats d’actina. El domini FH1 és ric en prolina i capta els monòmers d’actina units a profilina. El domini FH2 pot formar un dímer en forma d'anell, on cada subunitat FH1 pot unir dos monòmers d'actina → envolta el filament que es va movent per ajudar a que s’uneixin els monòmers per l’extrem +. b) COMPLEX Arp2/3 → Allarga filaments d’actina. Format per 7 subunitats proteiques i dues d’elles estan relacionades amb l’actina: Arp2 i Arp3 (s’assemblen als dímers d’actina quan són activades). El complex es troba inactiu de forma plegada fins que és activat per fosfoinositides (PIP2) o proteïnes de les famílies Rho o WASP. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas Quan es desplega, s’associa a l’extrem - dels filaments preexistents. El seu domini terminal ja desplegat (N- WASP) reconeix el filament i els monòmers d’actina. → Va formant ramificacions, no creixement lineal. Va unint els monòmers per l’extrem – (nucleació) de manera perpendicular formant ramificacions; i també allarga per l’extrem +. Es troba en zones de creixement ràpid dels F-actina, com els lamel·lipodis (locomoció). Les proteïnes WASP (N-WASP, WAVE i WASH) tenen dominis que s'uneixen i activen ARP2/3, més dominis que s'uneixen als factors de senyalització generats localment. Així, les proteïnes WASP poden determinar on es produirà la polimerització d'actina; fan de nucleadores perquè es vagin addicionant monòmers d’actina en forma de branques. La WASP normalment està inactiva i s’ha de lieanitzar per ser activa → aquestes són activades per Rac 1 o per la Cdc42, una proteïna Rho-GTP que s’uneix al domini RBD. L’activació de WASP fa accessible el domini WCA: W reconeix actina 1 o 2 dominis WH2 recopilen complexos de profilina-actina associant-se amb el seu domini ric en prolina (PRD). C-A reconeix el complex ARP2/3 per l’extrem - → els monòmers es van afegint per l’extrem +`. Així doncs, les 3 proteïnes que Rho-GTPases que activen dominis d'unió de les proteïnes, són: Rho A Cdc43 → Arp 3/3 Rac 1 6. DINÀMICA CEL·LULAR La Listeria és un bacteri patògen que ocasiona gastroenteritis. Es mou intercel·lularment i intercel·lularment gràcies a la polimerització de l’actina (un estel per darrera que l’empeny). El bacteri aprofita el material proteïc que té la cèl·lula hoste per polimeritzar l’actina i fer força per moure’s i sortir per seguir infectant. La proteïna ActA del bacteri actua com a proteïna WASP i activa el complex Arp2/3. Es situa a la superfície bacteriana i, per això, la polimerització d’actina comença només en aquesta regió. La WASP també pot ser activada per PIP. WASP té un domini ric en prolina que es pot unir a la profilina+actinaATP i associar- se a nous extrems + generats pel complex Arp2/3. Quan un filament no serveix pel moviment del bacteri queda encaputxat per CapZ, llavors pot actuar la cofilina i asssegurar la renovació dels filaments. Així, els filaments d’actina es col·loquen lateralment i es ramifiquen per + mentre que es van desmuntant per - la mida no canvia però la posició si i va empenyent cap a la superfície. El desplaçament de la cèl·lula s’aconsegueix amb l'intercanvi rotatori de l’actina. La endocitosi implica la polimerització d’actina que deforma la membrana cap a dins i forma les vesícules. - Aquestes es mouen gràcies a que l’Arp2/3 promou el creixement dels filaments d’actina que les desplacen. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas Amb microscòpia de fluorescència es pot veure la localització de proteïnes, si estan juntes (colocalitzades) i quanta actina ha polimeritzat. En A, B i C, si bloquegem el Arp2/3, deixem de tenir estructures en xarxa i hi haurà estructures en feixos. L'augment de la formació d'unió de l’actina després de la interrupció del complex Arp2/3 és una resposta cel·lular conservada evolutiva. Fàrmacs que afecten la polimerització d’actina - Fal·loïdina= s’enganxa al llarg del filament i l’estabilitza, impedint que polimeritzi ni despolimeritzi. - Citocalasines= s’uneix al costat + del filament i bloqueja la unió de subunitats. La despolimerització del costat – pot causar la pèrdua total del filament. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-8888451 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.  Bio Cel·lular Daniela Ruiz i Rut Mas Tema 5. Organització filaments d’actina 1. ORGANITZACIÓ EN FEIXOS I XARXES Quan els filaments d’actina s’uneixen entre ells, a través de proteïnes llargues i flexibles, queden perpendiculars. Això permet formar estructures bidimensionals (lamel·lipodis) o tridimensionals en forma de gels laxes (còrtex cel·lular) Algunes proteïnes ABP petites i rígides permeten formar estructures paral·leles agrupades: Filamina: fosfoproteïna que uneix els F-actina perpendicularment per formar els feixos del còrtex. Dona al còrtex consistència de gel però mantenint la seva resistència (permet forma dinàmica). Predomina en eritròcits i en el nucli. Funcions: Uneix el citoesquelet perifèric d’actina amb la membrana cel·lular S’uneix a proteïnes de senyalització intracel·lular Estabilitzen les ramificacions d’actina després que el complex Arp2/3 inici la proliferació. Estabilitzen els punts de soldadura on es superposen els filaments creixents. Dimerització de les filamines = s’associen antiparal·lelament pels dominis C-terminal i formen proteïnes de reticulació en forma de V que tenen una forma flexible a causa de regions de frontissa. 2. FIBRES CONTRÀCTILS EN CÈL·LULES NO MUSCULARS