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“Ossatura e muscolatura della cellula” cos$tuito da microfilamen$ che perme3ono alle cellule di assumere varie forme, di organizzare i componen1 interni, di stabilire interazioni con l’ambiente e di effe6uare movimen1 1
Funzioni del citoscheletro • 
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organizzazione spaziale delle cellule forma e movimento delle cellule Movimento degli organelli riarrangiamento dei componenti interni durante crescita e divisione cellulare mitosi traffico intracellulare di organelli e molecole Ancoraggio alle giunzioni Continuità meccanica tra le cellule dello stesso tessuto Resistenza alla trazione sostegno alla membrana plasmatica 2
Le diverse funzioni del citoscheletro si basano sul comportamento di 3 famiglie di proteine che si assemblano a formare 3 tipi principali di filamenti 1. Filamenti intermedi 2. Microtubuli 3. Filamenti di actina proprietà meccaniche distinte e una dinamica diversa, MA alcuni principi fondamentali sono comuni a tutti: -­‐ complessi di subunità che si autoassociano (tramite contatti estremità-­‐estremità o fianco-­‐fianco) -­‐ Le forze che tengono unite le subunità determinano stabilità e proprietà meccaniche dei singoli filamenti. 3
FILAMENTI del CITOSCHELETRO 1. 
2. 
3. 
Filamenti intermedi: determinano la forma della superficie cellulare e sono necessari per la locomozione dell’intera cellula Microtubuli: determinano le posizioni degli organelli e dirigono il trasporto intracellulare (formazione del fuso mitotico, ciglia e flagelli) Filamenti di actina (microfilamenti): forniscono forza meccanica e resistenza agli stress (involucro nucleare, assoni) •  Strutture dinamiche e adattabili •  Cambiano o persistono per archi di tempo variabili •  Composte da diverse subunità macromolecolari che forniscono le proprietà del filamento finale Proteine accessorie Stabilizzano e rinforzano i filamenti intermedi (PLECTINA) sono essenziali per l’assemblaggio controllato dei filamenti 1. Filamenti intermedi 4
1. Filamenti intermedi I classe – chera$ne acide II classe – chera$ne basiche o neutre III classe – vimen$na, desmina e la GFA* IV classe – proteine dei neurofilamen$ (NF) V classe – lamine nucleari A,B e C * proteina fibrillare acida della glia delle cellule nervose 5
Struttura dei filamenti intermedi
Domino centrale a forma di bastoncino con alle estremità 2 regioni globulari Struttura dei filamenti intermedi 6
Funzione dei filamenti intermedi Se un foglietto di cellule epiteliali viene stirato da forze esterne, la rete di filamenti intermedi limita il grado di stiramento Cheratine Sono la famiglia di filamenti intermedi più nota e diffusa nei vari epiteli (intestino, cute, capelli, unghie, etc.). filamenti adiacenti sono collegati da DESMOSOMI (giunzioni cellula-­‐cellula) permettendo agli epiteli di resistere agli stiramenti laterali. Filamenti intermedi
plectina
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Lamina nucleare 2. Microtubuli
si dipartono da un centro organizzatore A.  centrosoma [cellula in interfase] B.  polo del fuso mitotico [cellula in divisione] C.  corpuscolo basale di un ciglio [cellula ciliata] può variare a seconda del ciclo cellulare o essere una struttura permanente. 8
Struttura dei microtubuli tubuline α e β unite da legami non covalenti Le tubuline formano un protofilamento 13 protofilamenti paralleli danno origine ad un microtubulo Il microtubulo ha una polarità + e – Centri organizzatori MTOC
(Centri che Organizzano i MicroTubuli)
siti di innesco per accrescimento microtubuli 9
Instabilità dinamica dei microtubuli I microtubuli si accrescono e decrescono rapidamente in un equilibrio dinamico nuovi si formano vecchi si accorciano equilibrio spostato verso la polimerizzazione se più veloce dell’idrolisi del GTP. Microtubuli si allungano Se tubulo si allunga lentamente, idrolisi da GTP a GDP più veloce Microtubulo si accorcia 10
Stabilizzazione dei microtubuli I microtubuli sistemano gli organelli in parti della cellula ben precise: 11
i microtubuli interagiscano con proteine accessorie: PROTEINE MOTRICI che utilizzano l’idrolisi dell’ATP come fonte di energia CHINESINE DINEINE A seconda della loro coda le chinesine e le dineine trasportano carichi diversi. 12
Gli organelli si spostano lungo i microtubuli Ciglia e flagelli contengono microtubuli stabili azionati dalla dineina ciglia 13
Struttura dei flagelli 9+2 = 9 coppie di microtubuli che ne circondano 2 Movimento dei flagelli 14
3. Filamenti di actina Più sottili, più corti e più flessibili dei microtubuli importanti per il movimento, sono instabili Raramente sono isolati, spesso collegati in fasci e reti Possono associarsi a proteine che legano l’actina, stabilizzano i filamenti e li specializzano. Strutture contenenti actina: a. Microvilli dell’orletto a spazzola dell’epitelio intestinale b. fasci contrattili c. lamellipodi/filopodi emergono dal margine guida di una cellula in movimento d. anello contrattile nelle cellule in divisone provoca la strozzatura che separa le cellule in due. 15
actina G
monomero globulare
della poteina
L’actina polimerizza con meccanismo simile alla tubulina 16
L’actina si associa con la MIOSINA per formare delle strutture contrattili a) miosina I: presente in tutti i tipi di cellule e costituita da un singolo polipeptide con una testa globulare e una coda b) miosina II: coppia di molecole miosiniche identiche: 2 teste globulari e 1 coda a spirale ritorta. c) filamento di miosina 17
I filamenti bipolari di miosina II permettono lo scorrimento dei filamenti di actina La contrazione è data dall’accorciamento simultaneo di tutti i sarcomeri Teste di miosina interagiscono con i filamenti di actina
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