Biologia Cel·lular 3r - Bloc 1: Citoesquelet i Moviment Cel·lular PDF

a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r BLOC 1: CITOESQUELET I MOVIMENT CEL·LULAR...

a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r BLOC 1: CITOESQUELET I MOVIMENT CEL·LULAR T1: CITOESQUELET El citoesquelet Žs una estructura proteica present a totes les c l·lules eucariotes, dona suport a la c l·lula permetent el moviment i la interacci— de la c l·lula amb el medi. Si aquest no exist’s, la c l·lula no tindria forma, estructura ni dinamisme i els orgˆnuls estarien desestructurats. 1. COMPOSICIî protofilaments El citoesquelet estˆ format per filaments dÕactina, microtœbuls i filaments intermedis. Els microtœbuls estan formats per d’mers de tubulina connectats entre si per enlla os febles formant 13 fileres rectes que es poden desmuntar i que formen una h lix. Aix˜ permet una reestructuraci— fˆcil i rˆpida del citoesquelet per ordres de la c l·lula. Els filaments dÕactina s—n mon˜mers de G-actina connectats en fileres que formen una h lix mŽs prima que els microtœbuls per˜ que aporta rigidesa. LÕactina Žs molt abundant a la fibra muscular. Els filaments intermedis s—n unitats proteiques en tetrˆmers dÕalfa-h lix molt estable. Cada c l·lula i teixit tŽ els filaments intermedis amb prote nes pr˜pies, a difer ncia de microtœbuls i filaments dÕactina que s—n constants. S—n els œnics que no participen en contacte c l·lula a c l·lula, a difer ncia de microtœbuls i filaments dÕactina. LÕactina i la tubulina s—n prote nes globulars molt conservades al llarg de lÕevoluci—, per aix˜ es poden desmuntar i muntar. Els filaments dÕactina i els microtœbuls es trenquen pels extrems perqu tenen menys unions. Els elements del citoesquelet no s—n exclusius de les c l·lules eucariotes, els procariotes tenien indicis dÕaquests elements. El Ftsz es lÕequival ncia bacteriana de la tubulina, MreB Žs precursora de lÕactina i Crescentina del filament intermedi. 2. FUNCIî I LOCALITZACIî El citoesquelet es troba en el citosol on participa en lÕadhesi—, transport intracel·lular, motilitat i migraci—, endocitosis, divisi— cel·lular, forma i reacci— a forces externes. TambŽ el trobem al nucli (nucleoplasma), on participa en la reorganitzaci— de la cromatina i el control de la transcripci—. A lÕinterior de lÕembolcall nuclear hi ha la lˆmina nuclear formada de filaments intermedis. El citoesquelet participa en la mitosis, quan la c l·lula es troba polaritzada. ↳ SENSE CITOESQUELET NI MITOSI La reorganitzaci— dels microtœbuls i els filaments dÕactina permeten el moviment dels cromosomes i la polaritzaci— de la c l·lula. Els filaments dÕactina es posicionen en un pol formant el lamel·lopodi, un engruiximent que Žs el punt dÕavan ament per on avan arˆ la c l·lula. El citoesquelet permet tambŽ el moviment a travŽs de pseud˜podes degut a la reorganitzaci— de lÕactina. TambŽ el podem trobar en els cilis i flagels. A sota de la membrana el citoesquelet torna a ser present, on lÕactina forma una estructura anomenada c˜rtex- cel·lular per donar suport. El citoesquelet uneix les prote nes de les c l·lules entre si i amb la matriu cel·lular en una uni— forta. 1 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r 3. DINAMISME Cont’nuament el citoesquelet estˆ en transformaci—; polimeritzant (formant-se) o despolimeritzant (desmuntant- se) grˆcies als microtœbuls, els filaments dÕactina i intermedis. Aix˜ determina els processos dinˆmics de les c l·lules. Les prote nes access˜ries determinen la distribuci— dels Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. filaments del citoesquelet. Quan arriba una prote na senyal a la c l·lula, es reorganitza lÕestructura del citoesquelet, la qual cosa pot que comportar la una alteraci— metab˜lica, una expressi— g nica alterada o un moviment o forma cel·lular anormal. SEMINARI 1: TéCNIQUES IMMUNOQUêMIQUES Les t cniques immunohistoqu’miques (en teixits) o immunocitoqu’miques (en c l·lules) es basen en que un antigen es reconegut per un antic˜s, antigen i antic˜s sÕuneixen. LÕantic˜s es marca o per visualitzar-lo amb enzims, fluorocroms (microscopi electr˜nic) o col·loidal (pel microscopi electr˜nic). Antigen: substˆncia estranya que incorporada en un organisme provoca una resposta immunitˆria, estimulant la producci— dÕun antic˜s Ep’top o determinant antig nic: regi— de lÕantigen (Ag) que es reconeguda pel antic˜s (Ac). LÕantic˜s tŽ especificitat per un ep’top, no per la mol cula sencera. Especificitat: capacitat de lÕAc per recon ixer l'ep’top i dep n de la regi— Fab. Afinitat: for a o intensitat dÕuni— entre Ac i Ag. Reacci— creuada: Ac que sÕuneix a un altre Ag, estructuralment relacionat. Sensibilitat: M’nima quantitat Ag que es necessˆria per ser detectat, dep n de l'antic˜s primari i del secundari. Un antic˜s policlonal pot recon ixer diferents tipus dÕep’tops, Žs menys espec’fic. Normalment es fan servir, perqu s—n fˆcils dÕobtenir i assequibles. Un antic˜s monoclonal pot recon ixer 1 tipus dÕep’tops, Žs mŽs espec’fic. VISUALITZACIî DE PROTEìNES EN CéL·LULES FIXADES M todes directes (un sol pas) El marcador es conjuga directament amb lÕantic˜s que reconeix lÕantigen (primari ). Aix˜ vol dir que cadascun dels anticossos primaris sÕhan de marcar, essent car i a mŽs, es pot alterar la reactivitat de lÕantic˜s. M todes indirectes (dos o mŽs pasos) En lloc de marcar lÕantic˜s primari, es marca un antic˜s que reconeix el primari (antic˜s secundari). Es basa en l'antigenicitat de les immunoglobulines (Ig) que permet obtenir anti-Ig espec’fics dÕuna esp cie. L'antic˜s secundari reconeix tots els anticossos primaris, independentment de lÕantigen que reconeguin. Amb aquest m tode sÕamplifica el senyal perqu varis anticossos secundaris marcats es poden unir a un antic˜s primari. Els anticossos secundaris s—n policlonals. 2 Elimina la publicidad de este documento con 1 coin a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r T2: LÕACTINA LÕactina Žs una prote na molt abundant en les c l·lules eucariotes (5-10% del total de prote nes). Els procariotes, amebes o fongs tenen 1 o 2 gens que codifiquen per lÕactina. En organismes pluricel·lulars hi ha diferents fam’lies de gens que codifiquen per lÕactina; en mam’fers nÕhi ha com a m’nim 6 i en plantes mŽs de 60. Les isoformes codificades per gens dÕactina difereixen en residus dÕaminoˆcids que tŽ la prote na i tenen funcions Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. diferents: ¥ α-actina en musculatura card’aca, musculatura estriada i musculatura llisa. ¥ β-actina Žs ubiqua, molt enriquida en el c˜rtex cel·lular i en la part de davant de les c l·lules que migren. ¥ γ-actina associada a estructures contrˆctils com les fibres dÕestr s. 1. ESTRUCTURA LÕestructura de la G-actina presenta 2 l˜buls amb un nucle˜tid dÕATP al seu interior. TŽ activitat enzimˆtica ATPasa hidrolitzant lÕATP a lÕADP, per tant alguns mon˜mers presentaran ATP i altres ADP. Els que tinguin ATP poden polimeritzar mŽs fˆcilment que els que tinguin ADP. Els filaments dÕactina estan polaritzats, tenen els extrems diferents i s—n filaments curts i semiflexibles. La butxaca que contŽ ATP estˆ orientada a lÕextrem + anomenat barbed end, lÕextrem - Žs el pointed end i contŽ ADP. LÕATP de lÕœltim mon˜mer de lÕextrem + estableix enlla os forts amb els nous mon˜mers de G-actina grˆcies a lÕenergia de la hidr˜lisi de lÕATP en ADP, proporcionada per lÕactivitat ATPasa del mon˜mer. Si la concentraci— de G-actina augmenta, augmentarˆ la probabilitat de que sÕuneixi per lÕextrem + i tambŽ augmentarˆ la probabilitat de que sÕuneixi per lÕextrem -, encara que es doni menys vegades. El fet de que estiguin polimeritzats permet que tinguin associades prote nes motores que els regulen, aix˜ passa als filaments dÕactina i als microtœbuls, als intermedis no en trobem. 2. ACTIN BINDING PROTEINS LÕactina treballa grˆcies a prote nes associades a ella, s—n les ABPs (Actin Binding Proteins) es troben a lÕinterior de la c l·lula i actuen sota senyals, activant-se o desactivant-se. Aquestes ABP poden ajudar a que es polimeritzi (prote nes nucleadores), es despolimeritzi el filament dÕactina, evitar que sÕuneixin mŽs mon˜mers dÕactina a lÕextrem +, estabilitzar el filament (tropomiosina) o ajudar al moviment (miosina)... Ho veurem mŽs endavant. Les ABP tambŽ organitzen els filaments dÕactina de manera individual o fent que estiguin mŽs o menys units formant feixos paral·lels, en xarxa 2D o estructures 3D. LÕestructura dependrˆ de la prote na que els estˆ unint. ¥ Microvil·li presenta feixos de filaments dÕactina molt compactes. ¥ C˜rtex cel·lular presenta els filaments dÕactina en xarxa 3D. ¥ Cintur— dÕadhesi— uneix les c l·lules entre elles a travŽs de les prote nes dÕadhesi— que sÕadhereixen als filaments dÕactina en feixos. ¥ Lamel·lopodi tŽ els filaments dÕactina en xarxa 2D, es troba en les c l·lules que migren. ¥ LÕanell contrˆctil presenta feixos dÕactina i miosina i participa en la citocinesi, on les dues c l·lules filles es separen. 3. FUNCIONS ¥ Resist ncia mecˆnica i moviment (intracel·lular i locomoci—) ¥ Constitueixen el que es el c˜rtex o escor a de la c l·lula eucariota animal (regulaci— de la forma cel·lular). ¥ Intervenen en el moviment d'orgˆnuls. ¥ Intervenen en el moviment cel·lular. Per exemple, mitjan ant pseud˜podes, o lamel·lipodis per tal que la c l·lula avanci, mitjan ant una actina que polimeritza formant una mena de pota. 3 Elimina la publicidad de este documento con 1 coin a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r ¥ Intervenen en la divisi— cel·lular a la citocinesi. → MITOSI : ¥ Dinˆmica de membrana: endocitosis i migraci—. ¥ Regulaci— transcripcional. ¥ Remodelaci— de la cromatina. ¥ Adhesions c l·lula-c l·lula i c l·lula-matriu. ¥ Moviment contrˆctil POLIMERITZACIî DE LÕACTINA IN VITRO Per entendre la dinˆmica de polimeritzaci— i despolimeritzaci— de lÕactina sÕhan de fer estudis in vitro. LÕATP de lÕextrem + participa en la polimeritzaci— perqu estableix enlla os forts amb els nous mon˜mers afegits de G-actina. Si la concentraci— de G-actina augmenta, augmentarˆ la probabilitat de que sÕuneixi per lÕextrem + i tambŽ augmentarˆ la probabilitat de que sÕuneixi per lÕextrem Ð, encara que es doni menys vegades. 1. VELOCITAT DE CREIXEMENT I PéRDUA DÕ1 POLêMER NO POLIMERITZAT Quan un pol’mer no estˆ polimeritzat, els 2 extrems no estan definits, per tant els mon˜mers es podran unir pels dos extrems. La Kon fa refer ncia a la velocitat dÕaddici— dels mon˜mers al pol’mer. Dep n de la concentraci— dÕactina lliure. Les unitats s—n M-1 s-1. La Koff fa refer ncia a la probabilitat que tŽ el mon˜mer de dissociar-se en el pr˜xim segon. Es constant, no dep n de la concentraci— dÕactina lliure. Les unitats son s-1 (unitats per segon). La concentraci— cr’tica (C) (constant de dissociaci—) Žs una concentraci— on hi ha una → en equilibri !!"" equival ncia en els mon˜mers lliures dÕactina que es podran unir i desunir. El filament ni creix ni C= !!# sÕescur a. Hi ha 3 concentracions cr’tiques: la del filament, la de lÕextrem + i la de lÕextrem Ð. Si comparem la C de lÕextrem i la de lÕextrem +, la del Ð Žs major. Per a una mateixa K off, la K on del Ð serˆ menor perqu hi haurˆ menys concentraci— de mon˜mers dÕactina lliures que es puguin unir, ja que tenen mŽs facilitat de que sÕuneixin a lÕextrem +. Els filaments dÕactina estan polimeritzats i tenen una activitat ATPasa, per tant hi ha hidr˜lisi de lÕATP. La velocitat de creixement per lÕextrem + Žs major que per lÕextrem Ð. Quan un mon˜mer sÕenganxa a un pol’mer hi ha un canvi de conformaci—, lÕATP del filament sÕhidrolitza a ADP. Esisàrar 2. POLIMERITZACIî DE LÕACTINA IN VITRO Per que hi hagi polimeritzaci— de lÕactina in vitro es necessita una soluci— amb sals, mon˜mers dÕactina i ATP. Amb una elevada de concentraci— de mon˜mers de G-actina els filaments polimeritzaran amb mŽs probabilitat formant un petit nucli de mon˜mers amb unions estables, per tant, la Kd o C disminuirˆ. El creixement in vitro forma una corba amb 3 fases: ¥ Fase de lat ncia: temps en el que els mon˜mers intenten formar un nucli. Si en la soluci— hi ha olig˜mers, desapareix o es redueix la nucleaci—. ¥ Fase de creixement: els mon˜mers sÕafegeixen als extrems del filament. Com mŽs pronunciada sigui la pendent, mŽs rˆpid serˆ el creixement. ¥ Fase dÕequilibri: sÕarriba a la concentraci— cr’tica, lÕaddici— de mon˜mers sÕequilibra amb la p rdua. 4 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r La ratlla blau simula creixement extrem + i el vermell pel Ð. Per sota de 0,12 micres hi ha creixement ni decreixement de filaments a lÕextrem +, a 0,12 micres lÕextrem + no creix i a partir dÕaquest valor comen a a crŽixer. La concentraci— cr’tica Žs a 0,2 micres perqu hi ha un equilibri en els mon˜mers que sÕuneixen i es desuneixen. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. SEMINARI 2: POLIMERITZACIî DE LÕACTINA PROBLEMA 1 If you add short actin filaments marked by bound myosin heads (myosin decorated filaments) to a solution with an excess of actin monomers, wait for a few minuts, and then examine the filaments by electron mycroscopy, you see the picture : Quin Žs lÕextrem + i el Ð del filament dÕactina? Aquest experiment demostra que el creixement Žs asim tric i que hi ha un extrem que creix mŽs rˆpid (+) i un altre que creix mŽs lent (Ð). Si dilu m la mescla amb la concentraci— dÕactina inferior a la concentraci— cr’tica, quin extrem despolimeritzarˆ mŽs rˆpid? A una concentraci— dÕactina baixa i menor a la concentraci— cr’tica, lÕextrem + despolimeritzarˆ mŽs rˆpid que Ð. Quan el filament despolimeritza, per qu les subunitats lliures es desenganxen pels extrems i no pel mig? Perqu els mon˜mers del mig del filament estan units mitjan ant enlla os forts formant una doble h lix, mentre que als extrems aquests mon˜mers estan lliures per un costat. PROBLEMA 2 Consider the ATP-bound and ADP-bound forms of actin and the polarized nature of the actin filaments. In the following diagram that shows the various actin polymerization rate constants (kon and koff values), which monomer corresponds to an ADP-bound actin incorporated at the plus end? A la dreta les Kon i Koff son mŽs altes, per tant correspon a lÕextrem +, ja que aquest sempre va mŽs rˆpid. El c) serˆ ATP perqu tŽ una Kon major que el d), el d) Žs lÕADP. LÕa) serˆ ADP i el b) ATP, perqu la Kon Žs major. Fent la relaci— Koff/Kon podem saber la constant de dissociaci— o concentraci— cr’tica. PROBLEMA 3 La polimeritzaci— dÕactina globular Žs nul·la en aigua destil·lada, degut al paper que juga la for a i˜nica del medi en lÕadquisici— de la conformaci— nativa de la prote na. LÕexperiment compara la cin tica de polimeritzaci— dÕactina en dues condicions (1 i 2) amb lÕaddici— de diferents quantitats de NaCl a una soluci— de G-actina en aigua destil·lada, i que repercuteixen en les dues cin tiques que sÕhi indiquen.Hom sap que la Kon Žs la mateixa a les dues condicions, per˜ segons la concentraci— final de sals, la Koff varia. Quina condici— es correspon amb la Koff mŽs elevada? I quina condici— es correspon amb una major Cc? La Kon i la pendent Žs igual als dos grˆfics. La Koff mŽs elevada Žs al grˆfic 2 perqu els dos grˆfics decreixen a ritmes diferents i en un mateix espai de temps el percentatge de mon˜mers dÕactina Žs menor respecte la 1. Per tant, el grˆfic 2 arriba abans a lÕestat estacionari i la Kon sÕha igualat a la Koff abans que la del grˆfic 1. El grˆfic 2 tŽ una major concentraci— cr’tica perqu com sÕarriba a lÕestat 5 dÕequilibri abans, queden mŽs mon˜mers lliures al medi que es podrien haver unit. Elimina la publicidad de este documento con 1 coin a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r PROTEìNES ASSOCIADES A LÕACTINA LÕextrem + dÕun mon˜mer dÕun filament dÕactina presentarˆ ATP i lÕextrem Ð del mon˜mer de lÕaltre extrem presentarˆ ADP. Per tant, el fet de tenir una estructura diferent comportarˆ una funci— diferent. 1. FUNCIî Les prote nes nucleadores promouen la nucleaci— de nous filaments dÕactina (el complex Arp2/3 , formines...). Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Les formines sÕactiven nomŽs per nuclear els filaments dÕactina. ƒs inactiva, plegada al citoplasma i sÕactiva per la Rho A GTP. La Rho A GTP desplega la formina i 2 dominis de la formina queden lliures; un reconeix la profilina unida a els mon˜mers dÕactina i a lÕaltre domini a lÕextrem + Žs on es dona el creixement. El complex Arp2/3 presenta prote nes Arp2 i Arp3 semblants a lÕactina. Aquest complex sÕenganxa a un filament dÕactina ja existent i va cridant mon˜mers per lÕextrem Ð del filament a formar, permetent lÕelongaci— del filament dÕactina en forma de xarxa bi/tridimensional. Per que aix˜ passi hi ha dÕhaver una prote na (com la gelsolina) que trenquin els filaments. El complex estˆ plegat i inactiu, per activar-se necessita la prote na WASP pr viament activada amb fosforilaci— per una Cdc42 o un PIP2. Les prote nes fragmentadores dels fragments dÕactina (ADF cofilines, gelsolina...). La cofilina Žs molt important per la despolimeritzaci— dÕactina. SÕenganxa als mon˜mers dÕactina amb ADP del final del filament, es fica entre mig i desestabilitza les unions dÕactina provocant els trencaments. Aquests mon˜mers desmuntats poden tornar a enganxar-se al davant del filament a mon˜mers amb ATP, ajudant a la polimeritzaci—. De manera que permet el moviment de la c l·lula (lamel·lopodi). La forma activa de la cofilina es la que fa la funci—, la forma inactiva porta un grup fosfat cedit per les quinases a travŽs dÕuna cascada de senyals. Si no hi haguŽs cofilina, una c l·lula no es podria moure perqu els filaments serien estˆtics o no es podrien renovar. 6 Elimina la publicidad de este documento con 1 coin a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r La gelsolina Žs una prote na que quan augmenta la concentraci— de Calci intenta trobar filaments dÕactina, sÕenganxa al filament el distorsiona i el trenca. Aix˜ pot servir per que els filaments polimeritzin de nou o per descompactar estructures com el c˜rtex cel·lular fent-lo mŽs lax. Si la gelsolina es queda a lÕextrem + i hi ha molts mon˜mers de G-actina podrˆ continuar creixent, per˜ tindrˆ molta tend ncia de desmuntar-se. Per comprovar si la gelsolina funciona es fa un experiment, on lÕactina sÕincuba amb la gelsolina i els productes d ela reacci— es centrifuguen, de manera que els filaments dÕactina s—n el pellet i al sobrenedant quedaran els mon˜mers dÕactina. DesprŽs es fa una electroforesi amb anticossos que reconeixeran lÕactina i la gelsolina. A lÕ1 no hi ha gelsolina perqu Žs el control, al 2 lÕactina (en mon˜mers) es troba marcada al sobrenedant perqu la gelsolina lÕha trencat, al 3 no hi ha actina. Les prote nes reguladores regulen la polimeritzaci— dels filaments dÕactina per interacci— amb els mon˜mers dÕactina (profilina, twinfilina, timosines... ). La timosina nomŽs reconeix els mon˜mers dÕactina amb ATP i inhibeix el creixement del filament segrestat. La profilina promou lÕaddici— de mon˜mers, reconeix lÕextrem + dels mon˜mers amb ATP o ADP (farˆ que passi a ATP) sÕenganxa i porta el mon˜mer al lloc a polimeritzar. Aquesta prote na actuarˆ conjuntament amb la cofilina, la cofilina muntarˆ i desmuntarˆ i la profilina allargarˆ els filaments dÕactina. La profilina funciona tant en les vies de nucleaci— de l'actina Arp2/3 com depenent de la formina i Žs necessˆria per a la migraci— i divisi— cel·lular adequades. ¥ En abs ncia d'extrems de filament lliures, la profilina actua com una prote na segrestadora de mon˜mers ATP-actina. ¥ En pres ncia d'extrems lliures, afavoreix la polimeritzaci— de l'actina. Aix’, depenent del context cel·lular, la profilina pot inhibir o promoure l'assemblatge del filament d'actina. ¥ A mŽs, almenys algunes isoformes de la profilina tambŽ afavoreixen l'intercanvi de nucle˜tids en mon˜mers d'actina i, per tant, indueixen encara mŽs el moviment de filaments d'actina a les c l·lules. La twinfilina Žs una prote na segrestadora de mon˜mers d'actina. Inhibeix lÕintercanvi espontani de nucle˜tids en mon˜mers dÕactina, la qual cosa afecta a la polimeritzaci—. TŽ un paper crucail en la polimeritzaci— i despolimeritzaci— de lÕactina. Les prote nes reguladores regulen la polimeritzaci— dels filaments dÕactina (promouen o estabilitzen), per interacci— amb el costat + del filament (Cap Z, tropomodulina, Eps8, Ena/VASP.... ). Les tropomodulines sÕuneixen a lÕextrem Ð i eviten la dissociaci— de mon˜mers dÕactina (Žs molt abundant en els filaments curts de c˜rtex cel·lular dels eritr˜cits i tambŽ en les cells musculars). La CapZ sÕuneix a lÕextrem (+) i bloqueja la seva activitat. PIP2 (fosfatidilinositol) inhibeix Cap Z. Les prote nes reticuladores i agrupadores dels filaments dÕactina formen superestructures tridimensionals, claus per determinats processos cel·lulars (actinina, fimbrina, espectrina, filamina.... ). Les prote nes que permeten interacci— del citoesquelet dÕactina amb la membrana plasmˆtica (prote nes ERM, talina, vinculina, anquirina.....). Les prote nes motores (Miosina I, Miosina II, Miosina V,....). Explicades mŽs endevant. 7 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r 2. REGULACIî DÕACTIN-BINDING PROTEINS Hi ha vies de senyalitzaci— que tenen com a substrat final prote nes del citosol associades al citoesquelet (ABPs). Les activitats de les ABPs s—n regulades per: ¥ Les GTPases petites s—n prote nes activades per una via de Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. senyalitzaci—. Les Rho GTPases (Rho A, Cdc42, Rac 1) participen en la proliferaci— del filament dÕactina. Quan porten GDP estan al citosol on s—n segrestades per una prote na, quan arriba un senyal la prote na segrestadora es desenganxa i sÕenganxarˆ a la membrana plasmˆtica i dÕaquesta manera el GDP es transforma a GTP. La RhoA activa la Rho-quinasa que activa contractibilitat de lÕactomiosina i filaments que ajuden a unir-se al substrat. Rac1 bloqueja lÕactivitat de les prote nes Cap i activa la cofilina ajudant a la formaci— de lamel·lipodis. Cdc42 activa el creixement de fil·lopodis, que inspeccionen el terreny mentre la c l·lula avan a. ¥ La fosforilaci— i la desfosforilaci— de residus de serina, treonina i tirosina poden inactivar o activar ABPs. Com per exemple la cofilina. ¥ Els fosfoinositides, productes que activen o inactiven les ABPs. Aquests deriven dÕuns fosfol’pids els fosfatidil-inositol que tenen un grup polar inositol que es pot fosforilar fins a 3 vegades, donant lloc als fosfoinositides de les membranes dels orgˆnuls i plasmˆtica. Si el els fosfatidil-inositol es fosforila de certa manera, sÕobtŽ lÕIP3 que fa sortir el calci. PIP2 inhibeixen les prote nes que eviten la despolimeritzaci— (cofilina) de lÕactina. La PIP3 activa prote nes que afavoreixen la construcci— de filaments. ¥ Prote nes WASP i ENA/VASP 3. POLIMERITZACIî DÕACTINA I MOVIMENTS CEL·LULARS Listeria invaeix lÕorganisme i passa de c l·lula a c l·lula a travŽs de la polimeritzaci— de lÕactina. Es crea com un lamel·lopodi per darrere, els mon˜mers que es van polimeritzant empenyen el bacteri (actua com un cap) cap a la segŸent c l·lula. El lamel·lopodi desmunta mon˜mers per darrere i els posa per davant empenyent la membrana, permet avan ar. TambŽ hi ha prote nes que uneixen els filaments dÕactina formant feixos mŽs amples (miosina participa per fer contracci—) o estrets o xarxes del c˜rtex cel·lular. La filamina permet la deformaci— del c˜rtex cel·lular. LÕendocitosi i fagocitosi intervŽ el complex Arp2/3 que polimeritza lÕactina i permet engolir cert producte. 8 Elimina la publicidad de este documento con 1 coin a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r 4. FIBRES CONTRËCTILS MUSCULARS La fibra muscular Žs una c l·lula plurinucleada formada per sarc˜mers on interaccionen lÕactina i la miosina 2 (agrupada en feixos). Per que es doni la contracci— es necessita Calci i ATP. 5. FIBRES CONTRËCTILS NO MUSCULARS Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Trobem fibres amb miosina fora del teixit muscular estriat: ¥ Fibres dÕestr s/contrˆctils en c l·lules de cultiu, sÕenganxaran al substrat amb integrines que formen adhesions focals. Els filaments dÕactina de les fibres contrˆctils sÕestructuren en feixos. Els filaments estan suficientment separats com per permetre que la miosina II pugui interaccionar entre ells. LÕacci— de la miosina fa que un filament pugui lliscar respecte a un altre. Ho fan en direccions oposades, produint-se fen˜mens de contracci— que generen moviment o tensi—. ¥ Cinturons (bandes) dÕadhesi—: es troben en c l·lules epitelials i permeten plegaments. S—n importants durant el desenvolupament. Les cadherines estan unides a prote nes i aquestes als filaments dÕactina per unir les c l·lules ¥ Anell contrˆctil: es forma durant la citocinesi de les c l·lules animals 6. ESTRUCTURES NO CONTRËCTILS El microvil·li es una estructura que es va renovant per˜ que es estable, es troba en els enter˜cits. El fil·lopodi s—n filaments dÕactina direccionals que sÕestenen des de la superf’cie cel·lular. Aix˜ es forma a partir del lamel·lopodi i lÕactivaci— de CDC42 que activa VASP. El lamel·lopodi tŽ elevada activitat cap i baixa activitat VASP A) Protrusi—: la polimeritzaci— d'actina nucleada des dels costats dels filaments d'actina preexistents per Arp2/3 impulsa la protrusi— del lamel·lopodi. B) Ruffing: si la lˆmina prima de membrana i el pol’mer no estan estabilitzats, es plega sobre si mateixa i viatja cap enrere amb el flux retr˜grad constitutiu del citoesquelet d'actina. C) Adhesi—: el muntatge de complexos focals que contenen vinculina a la vora davantera antagonitza el ruffing de manera transit˜ria la xarxa citoesquel tica a la matriu extracel·lular, permetent el desenvolupament de la for a de tracci— i el moviment cap endavant de la c l·lula. D) Complex focal: la vinculina s'uneix i recluta Arp2/3 a les adhesions mediades per integrines a les, acoblant aix’ la protuberˆncia de la membrana amb l'adhesi—. 9 Elimina la publicidad de este documento con 1 coin a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r ASSOCIACIî DE LÕACTINA A LA MEMBRANA PLASMËTICA Hi ha unes prote nes adaptadores que permeten la uni— dels filaments dÕactina a la membrana plasmˆtica. DÕaquesta uni— en dep n l'afectivitat dÕestructures com el c˜rtex cel·lular, el microvil·li, les unions cell-cell i cell-matriu i el procŽs de migraci— cel·lular. La interacci— actina-membrana plasmˆtica Žs Important en les unions neuromusculars i en les densitats postsinˆptiques del cervell 1. PROTEìNES ERM Les prote nes ERM uneixen actina amb membrana plasmˆtica. Tenen domini N-terminal, C-terminal i un domini h lix. Quan estan plegades o desfosforilades s—n inactives. Una quinasa que les fosforila les activen, les fosfoinositides que desfosforilen les inactiven. LÕespectrina organitza el c˜rtex cel·lular dels eritr˜cits, tenen molta pressi— per aix˜ el seu c˜rtex Žs molt estable i ben enganxat a la membrana plasmˆtica. La filamina organitza el c˜rtex cel·lular de les plaquetes en xarxes soltes que donen a algunes zones del citosol una consist ncia semblant a un gel. DesprŽs que el complex Arp2/3 inici la ramificaci— del filament d'actina, les filamines podrien estabilitzar les branques. La distrofina enganxa lÕactina del c˜rtex cel·lular amb el sarcolemma (membrana plasmˆtica de les c l·lules musculars). Si aquesta mol cula no estˆ, Žs disfuncional o mutada causa la distr˜fia muscular. LÕutropina Žs un hom˜leg de la dstrofina que fa la mateixa funci— en c l·lules no musculars. ADHESIONS FOCALS Les adhesions focals s—n grups dinˆmics dÕestructures i prote nes reguladores que transdueixen externes senyals a l'interior de la c l·lula i tambŽ pot retransmetre senyals intracel·lulars per generar i activar estat de la integrina a la superf’cie cel·lular. A la fluoresc ncia veiem fibres dÕestrŽs que s'uneixen al substrat grˆcies a les adhesions focals. Per tenir les fibres dÕestrŽs volvem que els filaments sÕelonguin i per tant, activarem formines, activades per RhoGTP, activant tambŽ la miosina. O sigui que la RhoGTP fa que les fibres dÕestrŽs sÕelonguin i que la miosina entre mig estigui activa. UNIONS HERMéTIQUES Permeten separar compartiments per unions mŽs fortes, mitjan ant claudines i occludines, que engantxen les membranes plasmˆtiques. ¥ Claudines i Occludines dÕuna c l·lula es reconeixen amb Claudines i Occludines dÕuna altre c l·lula. ¥ Claudines i Occludines tenen dominis FERM com les prote nes ERM. 10 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r UNIONS ADHERENTS ƒs una adhesi— lateral c l·lula amb c l·lula/c l·lula amb matriu extracel·lular amb filaments actina G de c l·lules ve nes. Uneixen membrana amb altra, deixen porus per comunicaci— cel·lular Intervenen les cadherines i la katanina, vinculina, alfa-actinina. PROTEìNES MOTORES: MIOSINES Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 1. ESTRUCTURA MOLECULAR Les miosines s—n motors moleculars dependents dÕactina que usen lÕenergia de la hidr˜lisi dÕATP per moureÕs al llarg dels filaments. Moltes miosines tenen cadenes pesades amb 3 regions: ¥ NH2-motor terminal o cap: responsable de la uni— a lÕactina i hidr˜lisi dÕATP, permetent el moviment ¥ Regi— coll amb 1 o mŽs motius IQ que sÕuneixen a cadenes lleugeres (calmodulines), que ajuden a controlar lÕactivitat de les prote nes. ¥ Cua COOH terminal: forma alfa-h lix responsable del cargo binding i/o de la dimeritzaci— de les cadenes pesades 2. TIPUS DE MIOSINES La miosina I participa en lÕassociaci— entre membranes i endocitosis. TŽ: ¥ Un domini dÕuni— a lÕactina i un altre a la membrana plasmˆtica o a un orgˆnul. ¥ Participa en la formaci— de protrusions (fil·lopodi, lamel·lopodi, microvil·li). ¥ Una cadena pesada i varies cadenes lleugeres associades al coll. La miosina II estˆ implicada en la contracci—, mou un filament dÕactina respecte lÕaltre. TŽ 2 cadenes pesades i al coll 4 cadenes lleugeres i Žs la œnica que sÕorganitza formant filament bipolars. Els seus 2 caps mouen els filaments dÕactina dÕuna manera independent i no coordinada. La miosina V sÕencarrega del transport dÕorgˆnuls i ves’cules. TŽ 2 caps que es mouen coordinadament de Ð a + amb un moviment processiu (1 molt enganxat al filament i un altre lliure), un coll i una cua. Camina per sobre del filament dÕactina sense separar-se i transporta materials (cargo) mentre camina. La miosina VI intervŽ en lÕendocitosi, ja que al dirigir-se cap el costat Ð mou la ves’cula cap al centre de la c l·lula. Aquesta Žs la œnica miosina que es mou en aquest sentit. 3. MOVIMENT DEL CAP DE LA MIOSINA El cap sÕencarrega del moviment degut a lÕenergia proporcionada per la hidr˜lisi de lÕATP, que dona ADP+Pi. LÕenergia del Pi produeix que el cap de la miosina canvi de conformaci— que permet la uni— a lÕactina i que la miosina es desplaci cap a la banda Ð dÕactina. Quan la miosina estˆ associada a ATP no hi ha uni— amb lÕactina. 11 Elimina la publicidad de este documento con 1 coin a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r FIBRA MUSCULAR ESTRIADA La miosina II sÕactiva per entrada de Calci, lÕATP Žs necessari per hidrolitzar- se i moure els caps. El calci mou la posici— de la tropomiosina que pateix un canvi conformacional de la troponina amb la qual estˆ formada i el cap de la miosina queda exposat i pot recon ixer els filaments dÕactina. La qual cosa permet la contracci— muscular. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. La mida del sarc˜mer varia, per˜ la dels filaments dÕactina no: es sobreposen o no es sobreposen. La fibra muscular tŽ filaments dÕactina que es renoven amb certa estabilitat regulada per prote nes (nebulina, titina i CapZ). A mŽs, la CapZ fa de caputxa per estabilitzar la mida. FIBRA MUSCULAR LLISA TambŽ hi ha feixos dÕactina i miosina. El calci entre al reticle sarcoplasmˆtic, sÕenganxa a la calmodulina que permet lÕactivaci— dÕuna quinasa per que fosforili una cadena lleugera de la miosina II. La miosina II ja estˆ activada i pot formar filaments. ƒs mŽs lenta que lÕestriada perqu requereix una fosforilaci—. SEMINARI 3: RHO GTPASES I MUSCULATURA Microinjection of an antibody to myosin light-chain kinase inhibits the contraction of vertebrate smooth muscle but not that of vertebrate skeletal muscle. Contraction of both types of muscle, however, is associated with a rise in cytosolic Ca2+. Explain these findings. Un antic˜s que reconeix una mol cula bloqueja la seva activitat. Hi ha un antic˜s que bloqueja activitat de cadena lleugera miosina i aix˜ inhibeix la contracci— de la musculatura estriada. No sÕinhibeix el de la musculatura llisa perqu necessitar’em que lÕantic˜s bloquegŽs la quinasa que fosforila la cadena lleugera de miosina i dÕaquesta manera no es produiria el moviment del cap. LÕentrada de calci a lÕestriada ve per la interacci— dÕun ax— de les c l·lules nervioses que despolaritzen la membrana de la fibra muscular estriada i la sortida de calci del reticle sarcoplasmˆtic per produir una contracci—. El nœmero 3 Žs una prote na caputxa que evita el creixement de lÕextrem Ð, tambŽ podria ser un Arp2/3. El nœmero 5 Žs una prote na caputxa que evita el creixement de lÕextrem +. El nœmero 2 Žs una prote na que reconeix feixos i forma filaments. El nœmero 4 Žs una prote na estabilitzadora que recobreix el filament dÕactina, Žs la tropomiosina. El nœmero 1 Žs la miosina 5 i sÕencarrega del transport dÕorgˆnuls i ves’cules. Addition of which of the following would increase the rate of actin polymerization on the plus end of the filament? ATP-G-actina i cofilina Several hours after the death of an animal, a state of rigor mortis, extreme rigidity of the body, occurs. Which of the following events contribute(s) to the rigor mortis state? Depletion of ATP 12 Elimina la publicidad de este documento con 1 coin a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r A genetic form of deafness has been shown to result from a mutation in a myosin gene. This myosin functions as a dimer, is located in the stereocilia of hair cells and travels toward the minus end of actin fibers to anchor and orient the sterocilia. Which type of myosin would this be? Myosin VI La RhoA activa: ¥ Quinasa i aquesta fosforila la cadena lleugera de la miosina que produeix la contracci— de la musculatura estriada ¥ enaVASP o formines que produeixen lÕallargament del filament Tot aix˜ activa la formaci— de les fibres dÕestr s. La Rac1 activa la prote na WASP aquesta activa la Arp 2/3 i es produeix la formaci— dels lamel·lopodis La cdc42 activa lÕArp3/3 i alguna formina que permet la formaci— de fil·lopodis. Allˆ on hi ha RhoA activada no es pot activar la Rac1, estan coordinades. A partir de la figura, pots explicar perqu RhoA activa la formaci— de fibres dÕestr s? FixaÕt en les prote nes que activa. Aquesta activaci— anirˆ relacionada amb activar les adhesions focals. Observant la figura 2, quina Žs la funci— de les adhesions focals? Serveixen per que les c l·lules que es mouen es podin adherir al substrat. Amb aquesta imatge es veu la transici— de lamel·lopodis a fil·lopodis. Quina Rho GTPasa es clau perqu hi hagi aquesta transici—? Observant la figura 1 i 3 quina Rho GTPasa estˆ relacionada amb la formaci— de lamel·lopodis? I quina amb fil·lopodis? The characteristic acin staining in a quiescent cell is shown in Figure A. When such cells are injected with a constitutively activated form of Rac, Rho or Cdc42 monomeric GTPases, they dramatically alter their actin cytoskeletons. Which GTPase is associated with formation of stress fibers (Figure B), lamellipodia (Figure C) and filopodia (Figure D). 13 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r T3: MICROTòBULS Els microtœbuls estan formats per d’mers dÕalfa-beta tubulina GTP o dÕalfa-beta tubulina GDP que formen 13 protofilaments. S—n estructures dinˆmiques i en recanvi constant que sÕoriginen en centres organitzadors de microtœbuls. El centrosoma nuclea els microtœbuls a lÕextrem + enganxant-se per lÕextrem Ð, aquests estan formats per 2 centr’ols. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Els anells de gamma tubulina ho permeten. La inestabilitat dinˆmica dels microtœbuls Žs la capacitat dels microtœbuls per muntar-se i desmuntar-se en funci— de les necessitats de la c l·lula. 3 triplets de microtœbuls formen el centr’ol. 2 doblets de microtœbuls i 2 al centre formen lÕaxonema. Funcions: ¥ Organitzaci— i manteniment de la forma ¥ Orientaci— cel·lulosa (axons i dendrites, eritr˜cits, cels vegetals, ¥ Polaritat cel·lular cilis.... ) ¥ Moviment de la c l·lula ¥ Transport intracitoplasmˆtic ¥ Citocinesi ¥ Disposici— orgˆnuls ¥ Pla per la divisi— en la c l·lula vegetal ¥ Moviment cromosomes ¥ Moviment espermatozoides, moviment ˜vul ¥ Configuraci— de la membrana plasmˆtica per oviducte, cilis (variacions de forma) 1. PROTEìNES ASSOCIADES A MICROTòBULS (MAPs) Els microtœbuls tenen prote nes associades estructurals (MAPs), prote nes motores i intervenen en la morfologia, transport dÕorgˆnuls, moviments cel·lulars i en la separaci— dels cromosomes durant la mitosi. TambŽ formen part de lÕaxonema de cilis i flagels. Les MAP que sÕassocien als costats dels microtœbuls els estabilitzen. Altres prote nes com les tau i MAP2 formen feixos. En les MAP2 els filaments es troben separats i s—n t’pics de les dendrites, en canvi, les tau els feixos s—n junts i s—n t’piques dÕaxons. Les prote nes TIP sÕenganxa a lÕextrem + del microtœbul estabilitzant-lo dinˆmicament. Polimeritzen i/o despolimeritzen el microtœbul i permeten dirigir el c˜rtex cel·lular o els cromosomes cap a un punt determinat. Estan inactives en la mitosi a travŽs de la polimeritzaci—. Les gamma turc s—n prote nes Žs una anella formada per moltes gammaglobulines, nucleen d’mers de tubulina a lÕextrem Ð. LÕestatmina segresta els microtœbuls i els desmunta. 14 Elimina la publicidad de este documento con 1 coin a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r LÕestatmina1 i participa a la interacci—/ segrest dels d’mers GDP beta tubulina en conformaci— corbada. SÕinhibeix per fosforilaci— i llavors permet hi hagi elongaci— dels MTS, fent que la inestabilitat dinˆmica baixi. LÕestatmina1 Žs molt abundant en c l·lules en proliferaci—, com les cancer’genes. Crea inestabilitat dinˆmica. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Les Cinesines i dineines s—n prote nes motores que es mouen pels microtœbuls transportant orgˆnuls. La cinesina 13 Žs una prote na ATPasa que despolimeritza i ho pot fer associant-se a lÕextrem + o al -. Amb œs dÕATP corba els protofilaments en la conformaci— GDP. El filaments intermedis no tenen prote nes motores perqu no estan polimeritzats. La plectina uneix els microtœbuls als filaments intermedis. XMAP215 promou el creixement i lÕestabilitat del microtœbul. Complexes XMAP215-tubulina sÕuneixen i difonen al llarg del MT. En abs ncia de XMAP215-tubulina, la polimeritzaci— dels MTs Žs lenta i sÕaccelera quan el complex sÕacumula a lÕextrem mes. Per tant, XMAP215-tubulina promou el creixement dels MTs. La seva activitat sÕinhibeix per fosforilaci—, fet que es dona durant la mitosi, en conseqŸ ncia lÕestabilitat dels microtœbuls Žs mŽs baixa, aix˜ comporta que hi hagi inestabilitat dinˆmica i es pugui formar el fus mit˜tic. Les membranes dels orgˆnuls es mouen i posicionen grˆcies a la seva interacci— amb els microtœbuls. La katanina trenca i talla els microtœbuls fent forats que causaran el desmuntatge. Depenent d ela concentraci— de d’mers de tubulina amb GTP a part dÕintentar reparar el microtœbul, sÕelongarˆ el filament. 15 Elimina la publicidad de este documento con 1 coin a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r 2. PROTEìNES MOTORES ASSOCIADES ALS MICROTòBULS Un mateix cargo pot recon ixer les 2 prote nes i serˆ transportat cap a un lloc o cap a un altre. La miosina i la cinesina tenen un cap que reconeix microtœbul i reconeixen el cargo a transportar. La dine na tŽ un cap que reconeix microtœbul per˜ no reconeix el cargo que ha de transportar, sin— ho fa un complex proteic que sÕenganxa a la dine na. La posici— dÕorgˆnuls i el seu transport estˆ associat a prote nes motores. La c l·lula nerviosa Žs molt llarga, el moviment de mol cules es dona grˆcies a cinesines i dine nes. CINESINES Les cinesines estan formades per 2-3 cadenes pesades amb caps globulars que tenen domini ATP i que reconeixen els MTs. Porten associades 2 cadenes lleugeres que reconeixen ves’cules o orgˆnuls. Van de lÕextrem Ð cap al +, tenen un moviment anter˜grad. Tenen un cap motor amb una ATPasa per activar la mol cula. Model dÕuni— i avan : 1. El cap de davant tŽ ADP i estˆ unit molt d bilment al microtœbul. El de darrera estˆ unit fortament perqu tŽ ATP. 2. SÕhidrolitza lÕATP del cap de darrera en ADP + Pi. El cap de davant incorpora un fosfat per tenir ATP. 3. El cap ATP queda fortament unit al microtœbul. Aix˜ causa que el petit p ptid que fa de connector (en el coll), canvi de conformaci—, de darrera a endavant. Aquest canvi estira el cap de darrera cap a endavant. Hi ha diferents fam’lies de cinesines: ¥ Cinesina I: transporta ves’cules caminant per sobre del MT sense desenganxar-se dÕell. Quan un cap motor sÕenganxa al MT lÕaltre queda lliure fent un moviment processiu com la miosina V. ¥ Cinesina V: mou un microtœbul respecte un altre en sentits oposats. Es troba al fus mit˜tic i sÕassembla a la miosina II. S—n 4 cadenes pesades en forma bipolar. ¥ Cinesina XIII: tŽ un domini motor al centre i no camina sobre el MT. ¥ Cinesina III: transporta MT DINEìNES Les dine nes estan formades per 2 cadenes pesades amb cap globular amb 6 dominis ATPˆsics que reconeix els MTs. Porten associades varies cadenes interm dies o lleugeres. Van de lÕextrem + cap al Ð, tenen un moviment retr˜grad. ƒs la prote na motora mŽs diferenciada. La dine na quan tŽ ATP sÕenganxa d bilment al microtœbul, com la miosina. LÕATP sÕhidrolitza i hi ha un canvi de conformaci— que fa que sÕenganxi fortament al microtœbul i quan es perd el fosfat hi ha el moviment del microtœbul cap al +. A vegades les dine nes sÕagreguen per treballar conjuntament. Les dine nes s—n responsables de lÕentrada dels virus a les c l·lules. 16 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r SEMINARI 4: POLIMERITZACIî DE MICROTòBULS PROBLEMA 1 La inestabilitat dinˆmica es la capacitat que tenen els microtœbuls per allargar-se o escur ar-se de manera rˆpida. Si considerem un microtœbul individual en fase dÕescur ament: Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Qu hauria de passar a lÕextrem del microtœbul perqu pares lÕescur ament i es dones lÕallargament? Afegir prote nes nucleadores no serviria, els d’mers de tubulina que sÕestan desmuntant una prote na els agafaria i formaria un nou microtœbul. Per tant, una bona idea seria afegir una prote na que canvi el GDP de la la tubulina a GTP, afegir MAPs o augmentar concentraci— dels d’mers de tubulina GTP per que es formi el cap. Si en la soluci— nomŽs hi haguŽs GDP i no GTP, com es veuria afectada la dinˆmica de creixement del microtœbul? No hi hauria creixement, perqu protofilaments amb GDP formen enlla os molt febles que no afavoririen el manteniment de microtœbuls. Qu passaria si en la soluci— hi haguŽs una anˆleg del GTP que no es poguŽs hidrolitzar?. Que els microtœbuls no es podrien desmuntar. PROBLEMA 2 Un dels parˆmetres claus en la polimeritzaci— i allargament dels microtœbuls es la concentraci— de d’mers de tubulina: alfa-beta-tubulina. Aix’, en condicions Òin vitroÓ sÕha vist que per sobre dÕuna concentraci— de 15 mM es formen microtœbuls (Figura A). Si a la soluci— de tubulina sÕafegeixen centrosomes, hi ha formaci— de microtœbuls a una concentraci— mŽs baixa, 5 mM (Figura B). A la figura A: concentraci— de tubulina respecte massa total de microtœbuls. A la figura B: concentraci— de tubulina respecte el nombre mig de microtœbuls per centrosoma. Per qu la concentraci— cr’tica Žs diferent en els 2 experiments? Si hi ha centrosomes amb anells gamma que ajudin a la nucleaci— es necessitaran menys d’mers dÕalfa-beta tubulina i es podrˆ disminuir el per’ode de lat ncia. Quan la recta sÕestabilitza, podria ser que sÕacabin els mon˜mers de tubulina o que els centrosomes se saturin. En lÕaltra recta mai sÕarribarˆ a lÕestabilitat perqu no hi haurˆ centrosomes que es saturin. A la c l·lula hi ha 9,1 uM de d’mers de tubulina. Per que es polimeritzin microtœbuls espontˆniament sense centrosoma sÕha de superar 15 uM, per tant no es donarˆ creixement. Per que es polimeritzin microtœbuls espontˆniament amb centrosoma sÕha de superar 5 uM, per tant es donarˆ creixement. 17 Elimina la publicidad de este documento con 1 coin a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-9618898 BIOLOGIA CEL·LULAR 3r AXONEMA I FUS MITñTIC LÕaxonema i el fus mit˜tic s—n estructures riques en microtœbuls. 1. AXONEMA Axonema: 9 doblets de microtœbuls (format per 13 protofilaments) i 2 al centre comunicats amb els altres 9 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. doblets. Les nexines uneixen els doblets fixant-los, eviten el despla ament dels MTs i, en lloc dÕhaver-hi moviment hi ha plegament de lÕestructura. La dine na dÕun doblet de microtœbuls estableix ponts amb lÕaltra doblet i quan sÕactiva (per acci— dÕAMPc o Ca+2 ) intenta caminar per sobre del microtœbul, fent un moviment de + cap a -. Corpuscle basal: 9 triplets de microtœbuls que organitzen lÕaxonema dels cilis. LÕaxonema es troba en cilis (c l·lules de lÕaparell respiratori, posicionament dels ˜rgans en el desenvolupament...) i flagels. Les malalties relacionades amb els cilis s—n les ciclopaties, estan relacionades amb la distribuci— de lÕaxonema i mutacions de la dine na. TambŽ tenim cilis primaris, s—n sensorials i es poden trobar en diferents c l·lules. Per exemple les mol cules dÕolor s—n captades per un epiteli ciliat i transportades per senyals cap al bulb olfactori. En el cas dels cilis sensorials, el corpuscle basal deriva dels centr’ols del centrosoma. 2. FUS MITñTIC El fus mit˜tic en fase metafˆsica estˆ unit a cada cinetocor dels cromosomes, que estan organitzats en fila. Pr viament, sÕha duplicat el centrosoma amb anelles de gamma-turc que fabricaran microtœbuls activament, per tal de que cada microtœbul cinetoc˜ric quedi unit al cinetocor del cromosoma (profase), els microtœbuls astrals que posicionin el fus mit˜tic interaccionant amb el c˜rtex cel·lular (metafase) i els microtœbuls interpolars uneixin microtœbuls de diferents centrosomes. A mŽs, en la metafase actuen prote nes com la dine na i cinesina 13 munten i desmunten els microtœbuls per portar els cromosomes al centre. En lÕanafase (A1 i A2) els microtœbuls cinetoc˜rics es despolimeritzen per apropar els cromosomes als pols. MŽs tard (B1i B2), els microtœbuls polars es separen i el centrosoma els estira cap a la membrana plasmˆtica, en aquest œltim procŽs participa la dine na. La katanina acabarˆ trencant els microtœbuls al final de la divisi— cel·lular. 18 Elimina la publicidad de este documento con 1 coin