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IL CITOSCHELETRO
•
Microtubuli: tubulina
Microfilamenti: actina
• Filamenti intermedi:
proteine fibrose. Es
cheratina
Microtubuli: tubi proteici cavi
Dimeri di tubulina
protofilamento
13 protofilamenti= 1
microtubulo
estremità + (tub )
accrescimento rapido
estremità - accrescimento
lento
•
Microtubuli strutture dinamiche
possono crescere o accorciarsiINSTABILITA’ DINAMICA
•
Dipende dalla capacità della
tubulina di idrolizzare GTP
TREADMILLING:
Allo stato stazionario tanti dimeri di
tubulina si associano al terminale (+),
tanti si dissociano dal terminale (-)
I microtubuli si formano dal
Centro organizzatore dei microtubuli
Complessi ad anello di tubulina 
Materiale pericentriolare e centrioli
Centrioli
coppia di cilindri cavi perpendicolari, fatti da 9 triplette
di microtubuli
Duplicati prima della divisione cellulare, formano il fuso
mitotico
I microtubuli si
allungano e si accorciano
I microtubuli posizionano gli
organelli
MAPs: proteine associate ai microtubuli
• Proteine stabilizzatrici: MAPs
• Proteine destabilizzanti: depolimerizzano i
mts
• Proteine associate all’estremità +:
stabilizzano i mts, impedendo idrolisi di GTP
Un mt neoformato persisterà se:
estremità - è protetta dal centro organizzatore
estremità + da proteine cappuccio che sono nel
cortex cellulare
Proteine motrici: Chinesine e dineine
• Trasporto
vescicole ed
organelli
• separazione
cromosomi nella
mitosi
• movimenti ciglia
e flagelli
• Le proteine motrici trasportano carichi lungo i
microtubuli
• Chinesine posizionano il RER, lisosomi
• Dineine posizionano l’apparato di Golgi
Dineine citoplasmatiche:
omodimeri di catene pesanti con 2 grandi domini motori
come teste
Dineine assonemali:
eterodimeri ed eterotrimeri con 2 o 3 domini di testa;
coinvolte nello spostamento veloce di microtubuli nelle
ciglia
Ciglia e flagelli:
microtubuli stabilizzati
Flagelli: 1 raramente più di 1
Ciglia: corte e numerose
Stessa organizzazione strutturale: ASSONEMA
Spermatozoo umano
Protozoo flagellato
Epitelio ciliato
CIGLIO
Movimento a
frusta
FLAGELLO
Movimento a serpentina
Assonema: struttura 9+2
Proteina motrice: dineina (attività ATPasica) costituisce le
braccia che dal tubulo A di un doppietto si protendono
verso il tubulo B del doppietto successivo
Le braccia di dineina “camminano” lungo il doppietto
adiacente e fanno flettere la struttura
Attività ATPasica
Microtubuli e fuso mitotico
Prima della mitosi il
CENTROSOMA si
raddoppia
In mitosi: riorganizzazione dei
microtubuli
MICROFILAMENTI
Microfilamenti
•
actina ed altre proteine associate
•
Actina: forma G, globulare, o F filamentosa
•
La polimerizzazione da G a F richiede ATP e ioni
Mg2+, K+
I microfilamenti hanno una precisa polarità:
estremità sfrangiata e appuntita
• tutte e 2 le estremità
acquistano e perdono actina G
(più lentamente l’estremità
appuntita, più rapidamente la
sfrangiata)
• L’actina lega ATP o ADP
• L’idrolisi dell’ATP favorisce la depolimerizzazione
60 famiglie di proteine regolano la polimerizzazione e
l’assemblaggio del microfilamenti
Es. distrofina che
lega i filamenti di
actina a proteine
trans-membrana
Es. Arp centro di
nucleazione per le
diramazioni
Cellule che
migrano!
MICROVILLI
Movimento ameboide
Movimento basato
sui microfilamenti
Amebe, macrofagi,
cellule embrionali,
cellule metastatiche
La migrazione nelle cellule animali si basa su
filamenti actinici
Fibroblasto in coltura, sono evidenti filopodi e lamellipodi
Lamellipodi: estensioni dinamiche durante il movimento
Contatti focali: attacco tra filamenti di actina e
matrice extracellulare mediato da integrine
Contatti cellula cellula: proteine transmembrana dette
caderine, nella parte citoplasmatica legano
microfilamenti (giunzioni aderenti)
MIOSINA: MOTORE ASSOCIATO ALL’ACTINA
MIOSINA I: tutti i tipi cellulari
• MIOSINE idrolizzano ATP
e si muovono verso
l’estremità + del filamento di
actina
MIOSINA II: cellule muscolari
CONTRAZIONE MUSCOLARE
Filamenti di actina e di miosina II
a) La miosina si lega all’actina
b) Modificazioni di forma della miosina
c) Reciproco scivolamento dei due tipi di
filamenti
Cellule di muscolo scheletrico
La miofibrilla è
costituita da unità
contrattili dette
SARCOMERI
Contrazione: cambiamenti di forma delle teste
miosiniche, in seguito a legame ed idrolisi dell’ATP
Occorre calcio
Miosina legata, senza ATP
Miosina lega ATP e si
stacca
Miosina idrolizza ATP e
cambia conformazione
Miosina con ADP legato si
lega a altro sito nell’actina
Rilascio ADP, miosina si
piega di 45° e trascina
actina
La contrazione muscolare è scatenata da flusso di
Ca++ rilasciato dal reticolo sarcoplasmatico
• La cellula si muove in risposta a
stimoli esterni
• Segnali extracellulari controllano la
disposizione dei filamenti actinici,
agendo su recettori di membrana
capaci di legare GTP: famiglie delle
proteine RHO
1. COLCHICINA inibisce assemblaggio microtubuli,
depolimerizza microtubuli preesistenti
2. TAXOLO stabilizza microtubuli
3. VINBLASTINA e VINCRISTINA depolimerizzano i
microtubuli (chemioterapia)
4. FALLOIDINA lega i filamenti di actina e li stabilizza
Filamenti intermedi (FI)
•
Fibre proteiche: resistenza meccanica a cellule e tessuti
•
Elementi più stabili del citoscheletro
•
Importanti in cellule soggette a stress meccanici
• Ogni proteina ha un
dominio centrale ad
 elica che si
avvolge con un altro
monomero
• Dimero
• Tetrameri
• Protofilamenti
• Filamento
intemedio (8
protofilamenti)
Desmosoma, tipo di giunzione cellulare,
connette i filamenti di cheratina di 2
cellule adiacenti
Epidermolisi bollosa simplex: malattia genetica rara,
mutazioni geni cheratina
Pelle vulnerabile ai danni meccanici, formazione di bolle
• FI: fortemente fosforilabili (modifica assemblaggio e
distribuzione)
• Es. le proteine laminari/disgregazione carioteca
• Ruolo nell’architettura intracitoplasmatica: interazioni con
mitocondri ed apparato di Golgi
Anomalie nell’assemblaggio dei
neurofilamenti dei neuroni motori sono
state descritte nella sclerosi laterale
amiotrofica (SLA, progressiva perdita
dei motoneuroni, atrofia muscolare,
paralisi e morte)