¡Descarga Mitosis y Migración Celular en Chlamydomonas: Axonemas y Transporte Intraflagelar - Prof. y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!
MOVIMIENTOS CELULARES
CILIOS Y FLAGELOS
Cilios y Flagelos: Características Generales Extensiones de la MP (pocas μ m – cilios -) asociadas a microtúbulos (protozoos y mayoría células animales –epitelios, epitelios modi fi cados, fi broblastos -) Flagelos más largos (hasta 2 mm) (protozoos, espermatozoides), pero igual estructura y función Constan de mtb y proteínas asociadas:
• Dineinas del axonema (batido cilios y fl agelos)
• Kinesina 2 y Dineinas citoplásmicas (ensamblaje y Reciclaje de cilios y fl agelos; transporte
intra fl agelar) Los Cilios se mueven como un golpe de braza y los fl agelos realizan un movimiento ondulante Organización de Cilios y Flagelos: Axonema Axonema: 9 dobletes periféricos (13 proto fi lamentos A y 10 proto fi lamentos B) y 2 mtb centrales. Mtb polaridad (+) punta 3 linkers entre dobletes periféricos y par central:
• -Par central conectado mediante puentes periódicos
• -Nexina, une dobletes periféricos vecinos
• -Brazos radiales desde mtb A periférico de cada par central
Principal proteína motora de cilios y fl agelos, dineina del axonema, forma los brazos externos e internos de la subunidad A de cada doblete periférico Su interacción con las subunidades B vecinas determinan el movimiento de cilios y fl agelos
Cuerpos basales tienen igual organización que centriolos : 9 grupos de tripletes fusionados de mtbs organizados en rueda de carro En algunos organismos centriolos y c. basales funcionan indistintamente. Mitosis en Chlamydomonas desaparecen fl agelos y c. basales migran interior celular para constituir polos huso mitótico El batimiento comienza en la base del cilio o fl agelo y se propaga a lo largo de la estructura 1.Axonemas aislados, tratados con proteasas (elimina nexina), en presencia de ATP, mtb dobletes deslizan unos sobre otros: dineina unida a mtb A “camina” sobre mtb B del par adyacente 2.Axonemas intactos: las uniones (nexinas/brazos centrales) entre los dobletes periféricos impiden su deslizamiento generándose batido fl agelar/ciliar
Trans porte intra fl agelar (IFT) mueve materiales adelante y atrás de cilios y fl agelos
Flagelos Chlamydomonas mueven partículas constantemente hacia punta fl agelo (anterógrado) (2,5 mm/ s) y hacia su base (retrógrado) (4 mm/s)
IFT sucede entre dobletes periféricos y MP con el concurso de kinesina 2 (anterógrado) y dineina citoplásmica (retrógrado) (falta de movimiento en los mutantes respectivos) Funciones Transporte Intra fl agelar Transporte nuevos materiales a punta cilio/ fl agelo para su crecimiento (células de fi cientes en kinesina 2: se cortan los cilios) Dineina se transporta a la punta como un cargo más sobre partículas con el movimiento anterógrado dependiente De kinesina y ésta, a su vez, es cargo de partículas implicadas en movimiento retrógrado con el concurso de dineina En todos los genomas de organismos con cilios, pero no en los que no los tienen, hay proteínas que sufren IFT Cilios primarios actúan como Receptores Cilio único, no movimiento (le faltan los mtbs centrales y los brazos de dineina axonémica), se ensamblan con uno de los dos centriolos del centrosoma De fi ciencias en una proteína IFT: alteraciones en cilio primario → enfermedad policística renal (ADKD) → Cilio primario es un sensor mecano-químico del fl ujo del fl uido en tubos colectores renales) Receptores olor se concentran en cilio primario células epitelio olfativo En conos y bastones, la parte anterior del cilio primario ensanchan para albergar fotoreceptores; defectos en kinesina 2 generan alteraciones en el transporte de opsina resulta en degradación retinian Defectos en componentes cilios/ fl agelos producen efectos devastadores Síndrome Bardet-Biedl: afecta cuerpos basales y cilios produciendo degeneración retiniana, falta de olfato Síndrome de Kartagener: esperma inmóvil acompañada de esterilidad, infecciones pulmonares (no eliminación restos ni bacterias epitelio traqueal), defectos en la determinación derechaizquierda durante desarrolloa Migración Celular Migración celular es el resultado de la coordinación de movimientos generados en distintas partes de la célula y coordinados con procesos endocíticos especí fi cos Migración celular es importante:
• Desarrollo animal: patrones predeterminados de migración para células concretas
• Migración células epiteliales en cicatrización
• Glóbulos blancos a focos infecciosos
• Migración células en vellosidades intestinales durante diferenciación
• Migración células endoteliales sellado vasos
• Metástasis células tumorales
• Mecanismos migración celular
Formación de una protusión ancha en frente avance celular con formación haces y redes fi lamentos por polimerización actina bajo MP: Lamelipodio En otros casos formación proyecciones delgadas en frente de avance: Filopodios Lamelipodios y Filopodios forman contactos estables con la super fi cie que impiden que las protusiones se retraigan
• GTPasas Rho-GTP, activadas en MP pueden unir proteínas efectoras que activan las
respuestas celulares
• Rho permanecen activas hasta que GTP se hidroliza a GDP con el concurso de GAPs
especí fi cas (GTPase-activating proteins)
Vías de señalización que relacionan estimulación GFR- GTPasas Rho- Citoesqueleto -Cdc 42 estimula ensamblaje actina vía Arp 2/3 activada a través de WASp → Filopodios -Rac también activa Arp 2/3 pero vía complejo WAVE → Ensamblaje MF actina rami fi cados en frente avance (membrana ru ffl ed) -Activación Rho implica:
• Activación ensamblaje MF actina no rami fi cados vía Formina
• Activación miosina II no muscular a través de una Rho-Kinasa
que induce:
- Fosforilación cadena L miosina
- Inhibición Pasa cadena L miosina En de fi nitiva, aumento fosforilación cadena L que induce aumento activación miosina II y aumento contracción citoesqueleto Las 3 vías interaccionan vía mecanismos de activación y/o inhibición ¿Cómo contribuyen cada una de estas GTPasas Rho a la regulación de migración celular? Modelo in vitro de “curación de heridas”:
• células crecen en cultivo en presencia GF hasta con fl uencia en una estrecha monocapa
(cesan de dividir)
• ”se corta” la capa de células dejando los límites bien limpios
• las célulass próximas “sienten la falta células vecinas”
• en respuesta a ECM (ahora expuesta) se mueven hacia el área vacía: se orientan hacia ella,
emiten un lamelipodio y migran Presencia dominantes negativos GTPasas Rho ycapacidad de “sellar heridas” in vitro
• Rac necesario activación Arp 2/3 que, a su vez, lo es para formar lamelipodios → no
formación lamelipodios, no migración, no “sellado” herida
• Cdc 42 forma frente avance pero no se orienta en la dirección adecuada (crítico regulación
polaridad celular) Modelo control migración celular
• Señales “ambientales” activan Cdc 42 que “orienta” la célula
• Célula orientada tiene fuerte activación Rac en frente avance → formación lamelipodios
También activación Rho → ensamblaje estructuras contráctiles y activación maquinaria dependiente miosina II
• Cada región celular muestra regulación diferente y especí fi ca: Rho puede inhibir
activación Rac en zona posterior célula para impedir la formación de lamelipodios allí Señales extracelulares guían el movimiento de las células
• Moléculas del sustrato (Cicatrización)
• Gradientes de moléculas solubles (Quimiotaxis)
Muchos estímulos quimiotácticos distintos (AMPc en Dyctiostelium ; QK/QKR) pero todos trabajan igual:
• Unión a receptores super fi ciales
• Activación señales intracelulares
• Remodelación citoesqueleto activando o inhibiendo distintas ABPs
Gradientes quimiotácticos generan diferentes [fosfoinosítidos] que explican el distinto comportamiento del citoesqueleto en parte anterior y posterior de las células
Hasta un 2% de diferencia en la [mols quimiotácticas] en p. anterior y posterior no es su fi ciente para explicar su distinto comportamiento Análisis de la distribución de moléculas posiblemente implicadas en el modelo de respuesta de Dictyostelium a AMPc:
• R AMPc y sus proteínas G triméricas asociadas:
distribución homogénea
• PI-3 Kinasa (fosforila fosfoinosítidos unidos a
MP) enriquecida en p. anterior
• Pasa PTEN (defosforila fosfoinosítidos) enriquecida en p. posterior
Modelo de funcionamiento
• En ausencia de gradiente PTEN distribución homogénea
• En presencia de gradiente PI-3 Kinasa se activa un poco más en p. anterior induciendo
niveles ligeramente superiores de PI (3, 4, 5) P
• PTEN, muy sensible a PI (3, 4, 5) P3, en su presencia se libera de la MP en p. anterior
• PTEN más e fi caz para desfosforilar PI (3, 4, 5) P3 en p. posterior que en la anterior genera
fuerte distribución asimétrica de PI (3, 4, 5) PI
• La mayor presencia de esta molécula induce ensamblaje actina en p. anterior y su
contracción en la posterior
Si cambia el gradiente, cambia de nuevo toda la disposición
