Citoscheletul

Citoscheletul.

Este format din:

actina si miozina (cele mai mici)

filamente intermediare (mijlocii)

microtubuli (cele mai mari)

Rol: de sustinere.

I.      filamentele de actina (7-9 nm), gel din monomeri de proteina, se formeaza din proteina G de actina.

Rol:

formeaza o corticala sub plasmalema cu rol in sustinerea formei celulei

intra in formarea microvililor (care maresc suprafata de absorbtie in intestinul subtire)

formeaza expansiuni care au rol in miscarea suprafetei celulare- fagocitoza sau digestie cu ajutorul pseudopodelor

lamelipodele (fibroblastele) cu rol in miscarea celulara

folipodele tot cu rol in miscarea celulara

au rol in contractia musculara impreuna cu miozina

II. filamentele intermediale: se obtin din polimerizare (sunt 50 de tipuri, impartite in 6 categorii.

Rol:

rolul de meintinere a formei celulei, nu sunt implicate in miscare

cele 6 categorii sunt:

cheratinele, reprezentand primele 2 clase:

tari I-II unghii, par, coarne

moi I-II epiteliile care tapeteaza cavitatile interne ale organismului

clasa a III:

vimentina: intra in structura fibroblastilor, fibrelor musculare netede

desmina: specifica musculaturii

clasa IV: neurofilamentele- specifice celulelor nervoase

clasa V: laminele nucleare (A, B, C) intra in structura membranei celulare

clasa VI: reprezentete de proteine speciale, caracteristici anumitor celule, din sistemul nervos central

III. microtubuli (20-25 nm), se formeaza prin polimerizarea tubulinei (alfa si beta) este organizat in jurul centrozomului (responsabil de organizarea microtubulilor). Au rol (in interfaza) in mentinerea formei celulei, rol in transportul intracelular al organitelor celulare, rol in atasarea si separarea cromosomilor in timpul diviziunii (mitozei).

Actina prin polimerizare formeaza filamentele de actina, este cel mai bine reprezentata, in celulele musculare unde reprezinta 10%, in timp ce in restul celulelor, reprezinta doar 1-5%, din totalul proteinelor din celula.

Actina G- nucleatie- elongatie- actina F

Monomeri se adauga doar la capatul pozitiv, la capatul negativ nu se adauga monomeri, acolo se disociaza monomerii.

Actina este o proteina de dimensiuni medii, constituit din aproximativ 375 aminoacizi, fiecare monomer de actina G (actina globuloasa) are situsuri de legare care mediaza interactiunile cap-coada cu alti 2 monomeri de actina, formand prin polimerizarea monomerilor filamentele de actina (actina F).

Polimerizarea in vitro prin aditia de Mg, K, Ca are loc in 3 faze:

nucleatia: presupune constituirea dupa o faza de latenta prin agreagarea lenta a actinei G, a oligomerilor scurti si instabili. Odata ce oligoelementul atinge o anumita lungime, 3 sau 4 unitati se constituie un nucleu care sa va alungi rapid.

elongatia: filamentul creste in lungime prin aditia monomerilor la cele 2 extremitati

in ultima faza in timp ce filamentele de actina cresc concentratia monomerilor de actina G scade, pana se atinge un echilibru cu filamentul de actina.

Concentratia de echilibru a monomerilor este denumita concetratie critica.

Filamentul de actina prezinta o extremitate negativa, avand o crestere lenta sau absenta, si o extremitate pozitiva cu o crestere rapida.

Diferenta de alungire de la extremitatile filamentului conduc la un comportament dinamic, cunoscut sub numele de covor rulant.

Subunitatile disociate de la extremitatea negativa sunt adaugate la extremitatea pozitiva, iar acestea vor strabate filamentele ca pe un covor rulant, dupa care se vor disocia din nou la extremitatea negativa.

Proteine implicate in controlul lungimii filamentele de actina:

timozina: impiedica asamblarea in filamente

profibrina: se leaga la monomerii de actina blocand incorporarea in filamente

lungimea filamentului de actina poate fii constanta cu ajutorul proteinelor de acoperire numite proteina cap Z si tropomodulina care impiedica depolimerizarea filamentului.

gelosina impiedica elongarea filamentului prin fragmentarea filamentului de actina, de care ramane legat la extramitatea pozitiva

La nivelul filamentelor se organizeaza in fascicule si retele.

Fascicule: aranjarea ordonata de filamente la periferia celulara sau microvililor

Retele:cu aranjare tridimensionala in retea.

Organizarea filamentelor in fascicule si retele.

Filamentele individuale de actina sunt asamblate in doua tipuri de structuri: fascicule si retele de actina. Ele au roluri identice sustin membrana celulara, determinand forma celulei.

Exista 2 tipuri de fascicule de actina care implica proteine de legare transvesala diferita.

Primul tip>:din filamente de actina aliniate paralel intre ele, cu spatii mici, aceste fascicule paralele sustin membrana plasmatica si se intalnesc in microvili si filopode. Proteina de legare este fimbrina.

Al doilea tip: alcatuit din filamente mult mai distantate, capabile de contractie care sunt prezente in inelul contractil care separa in timpul diviziunii o celula in doua celele fiice. Aceste fascicule contractile sunt legate de o proteina transversala numita alfa actinina.

Retelele sunt constituite din filamente de actina care sunt legate printr-o proteina numita filamina- capabila sa formeze structuri in V, care permit prinderea fasciculelor intr-o retea tridimensionala.

Asocierea filamentelor de actina cu membrana plasmatica.

Citoscheletul eritrocitelor:

in compozitia citoscheletului intra numai filamente de actina dispuse in corticala celulara, determinand forma de disc biconcav a eritrocitelor.

Spectrina este o proteina abundenta din citoscheletul cortical al hematiei care impreuna cu actina formeaza o retea densa. Reteau filamentelor de actina-spectrina se leaga la membrana plasmatica prin anchirina ! care se leaga atat la spectrina cat si la domeniul citosolic al proteinei membranare numita "banda 3".

In plus proteina benzii 4 se leaga la reteaua spectrina-actina si la domeniile citoplasmatice ale proteinei benzii 3 si ale glicoforinei.

La nivelul fibrei musculare:

Distrofinei (lipsa lui determina distrofia musculara), e o proteina sintetizata pe baza codului genetic

Legaturile retelo-corticale cu sarcolema au rol important in contractia musculara, acest rol a fost descoperit prin studiul bolilor degenerative musculare, care au permis evidentierea unei proteine foarte mari numita distrofina. Ea este un microfilament care ancoreaza proteinele membranei plasmatice la reteaua de actina corticala.

Aplicatii practice:

Distrofii musculare, boli transmise recesiv, legate de cromosoma X afectand populatia de sex masculin.

Distrofia musculara DUCHENNE (DMD) este cea mai severa, afectand nou nascutii in primele zile de viata, se dezvolta normal pana la 3-5 ani cand incep sa apare semnele de hipotrofie musculara, care debuteaza la nivelul musculaturii membrelor inferioare si evolueaza ascendand pana ce afecteaza musculatura respiratorie, ajungandu-se la deces prin insuficienta respiratorie, in jurul virstei de 20 de ani, se asociaza cu un retard mental moderat.

Sa dedus pe baza codului genetic secventa de aminoacid a distrofinei, aceasta fiind absenta la bolnavii de DMD. In majoritatea cazurilor se produ deletii totale sau partiale ale genei care produce distrofina.

Distrofia musculara BECKER (DMB): mai putin sever, cu debut mai tardiv si durata de viata mai lunga, multi capabili sa traiasca normal cu restrictii minime. Leziunile ADN localizate tot in gena distrofiei musculare dar sunt mai putin severe, pacientii avand o cantitate mai mica de distrofina, sau prezinta o distrofina anormala.

Tratamentul e simptomatic, se asteapta terapia genica!