¡Descarga Tema 2 Biologia celular bloque 1 y más Apuntes en PDF de Biología Celular solo en Docsity!
Tema 2: El citosquelet d’actina:
Distribució de l’actina. G-actina i filaments d’actina. Distribució filaments d’actina. Dinàmica de polimerització in vitro. Filaments d’actina: L’actina és una proteïna globular que pot torbar-se lliure (G-actina) o formar part de polímers (F-filaments). Els monòmers tenen una massa d’uns 42-kDa, i un diàmetre de 4-7nm. La polimerització dels monòmers dóna lloc a filaments helicoïdals. Els filaments són polaritzats això vol dir que tenen extrems diferents, anomenats extrem
- i -. Són filaments curts (6 - 7 μm) i semi-flexibles. Estan associats a generació de força, necessària pel moviment, canvi de forma i adhesions focals. Gran varietat de proteïnes associades a l’actina. El monòmer d’actina pot estar associat a ATP i aquest pot passar a ADP. A la fenedura (forat) del monòmer trobem un ATP i ions magnesi. Els dos cantons del monòmer són estructuralment diferents i a més a més s’uneixen de maneres diferents. S’aniran enganxant uns amb els altres per formar un filament, per la qual cosa, el filament també esta polaritzat. El fet que hi hagi ATP jugarà un paper molt important a l’hora d’unir-se els monòmers, ja que l’actina té capacitat ATPasica (pot transformar ATP en ADP+Pi). Formen una estructura que no és ben be una línia recta sinó que tenen cert gir. Formen uns enllaços molt dèbils entre ells, no covalents, per a que siguin més fàcils de desmuntar, és a dir, que siguin més dinàmics. Es poden afegir monòmers al filament per els dos
cantons, per un dels dos ho faran més ràpid. Dona la sensació de doble hèlix, però és un sol
filament.
Els filaments d’actina normalment s’associen amb altres i també a proteïnes que ajuden a la polimerització entre d’altres. Sota la membrana plasmàtica trobem una estructura tridimensional d’actina anomenada còrtex cel·lular , que dona suport a aquesta membrana. Quan la cèl·lula ha de fer algun tipus de moviment, aquest còrtex es desmunta.
Estructures cel·lulars formades per filaments d’actina: Els feixos d’actina són fibres d’estres. Les microvil·li tenen actina en forma de feixos. A la part de davant de la cèl·lula hi ha una formació d’actina que s’està polimeritzant i fa que la cèl·lula es pugui moure, anomenats lamel·lipodis i fil·lopodis. Serveixen per inspeccionar el terreny i per trobar una altre estructura que són els podosomes. Els podosomes també intervenen en el moviment i estan formats per actina. (Es troben sobretot en cèl·lules cancerígenes i trenca enzims per poder avançar), més destructius que els lamel·lipodis. El còrtex cel·lular quan la cèl·lula es divideix forma l’anell contràctil de la citocinesis. (També conté miosina). Unions adherents: Una cèl·lula reconeix a una altra cèl·lula a través de proteïnes amb les quals estan associades fibres d’actina. També te miosina. Els desmosomes també són unions entre cèl·lules en els quals esta implicat el citosquelet però no l’actina. Els filaments d’actina en els processos cel·lulars: La dinàmica de polimerització dels filaments d’actina està involucrada en diferents processos que reorganitzen la forma cel·lular. Fagocitosi. Endocitosi i fagocitosi a nivell de la membrana plasmàtica. Paper en el moviment dels endosomes i de les vesícules endocítiques. Formació de fil·lopodis i lamel·lipodis. L’actina en l’evolució: L’actina és de les proteïnes més conservades en l’evolució. És molt abundant en les cèl·lules eucariotes. En procariotes, amebes o fongs, tenen 1-2 gens que codifiquen per l’actina. Les isoformes codificades per gens d’actina difereixen en 25 dels 375 residus d’aminoàcids que te la proteïna. Hi ha un 93% de similitud. Malgrat això, tenen funcions diferents.
- actina en musculatura cardíaca, musculatura estriada i musculatura llisa. ß- actina és ubiqua, molt enriquida en el còrtex cel·lular i en la part de davant de les cèl·lules que migren.
- actina associada a estructures contràctils com les fibres d’estrès.
Polaritat estructural i funcional: Un filament d’actina, polimeritza i despolimeritza mitjançant l’addició i eliminació de monòmers als extrems del filament. Però la taxa de creixement pels dos costats és diferent. És ràpida en l’extrem positiu, i lenta en l’extrem negatiu. Això és degut al canvi de conformació que pateix cada subunitat al entrar al polímer degut a que es dona la hidròlisi del nucleòtid d’ATP. Si no hi hagués la hidròlisi d’ATP, la ratio Koff / Kon seria la mateixa pels dos costats. Si un extrem creix tres vegades més ràpid que l’altre, també vol dir que es dissocia tres vegades més ràpid. Al haver-hi hidròlisi d’ATP, quan el monòmer s’uneix al filament, la Kon i la Koff dels dos extrems del filament són diferents. Diferent taxa de creixement en ambdós costats: Creixement més ràpid per + que per -. Quan hi ha la hidròlisi de l’aTP i pèrdua de Pi, les subunitats d’actina unides al filament pateixen un canvi conformacional. La relació Koff / Kon és més alta per la forma D que per la forma T.
Polimerització de l’actina in vitro : La taxa de polimerització dels filament d’actina es pot analitzar per: Viscometria. Sedimentació. Espectroscòpia fluorescent. Microscopi de fluorescència. En una solució que contingui concentracions elevades de G-actina, però no hi hagi ATP ni cations, no es formaran filaments. Amb concentracions de 100mM K+^ i 2mM Mg2+^ si que hi haurà polimerització, depenent de la quantitat de G-actina. Es dóna en tres frases:
- La fase de latència: correspon al temps que es requereix per haver-hi nucleació. És a dir, els monòmers s’estan intentant trobar els uns amb els altres però es desenganxen, quan s’enganxen tres monòmers, és quan s’estabilitza i passa a la següent fase. Pot ser que sigui la fase més llarga.
- La fase de creixement: té lloc quan els monòmers s’afegeixen als extrems del filament, induint el seu creixement. És quan ja s’han format nuclis de monòmers.
- La fase d’equilibri o l’estat estacionari: s’hi arriba quan l’addició de monòmers s’equilibra amb la pèrdua. És a dir, els filaments no creixen ni decreixen.
Fase de creixement del filament d’actina: L’allargament del filament es mesura amb la velocitat de polimerització i és el nombre de monòmers que s’uneixen al polímer per segon, essent proporcional a la concentració d’actina G (C). Vpolimerització = Kon · [G] Mentre hi ha polimerització, també hi ha pèrdua de monòmers a una velocitat constant Koff i independentment de la concentració d’actina velocitat de despolimerització. Fase d’equilibri: Estat d’equilibri en que no hi ha creixement net del filament, es manté constant. La hidròlisi de l’ATP es fa servir pel treadmill , això significa, el treball del filament in vivo. La diferencia de creixement entre els dos extrems dóna lloc a treadmilling (intercanvi rotatori), en el que l’allargada del filament es manté pràcticament constant. Es dóna quan la Cc és intermèdia entre l’extrem + i el del -. Hi ha una addició neta de monòmers d’actina associats a ATP per + i una pèrdua neta de monòmers associats a ADP per -. Aquestes dades volen dir que amb una concentració d’1μM d’actina-G, hi haurà una adició de 12 subunitats a l’extrem + i de 1,3 subunitats a l’extrem - , cada segon. La velocitat de dissociació és molt semblant en els dos costats. El intercanvi rotatori es dona una les concentracions monomèriques són intermèdies entre les concentracions crítiques de + i -. en aquestes condicions, hi ha una dissociació net de monòmers (units a ADP) de l’extrem - , equilibrada per l’addició de monòmers (units a ATP) a l’extrem +.
0,12 és la concentració critica de monòmers en la qual el costat + no creix ni decreix, per sobre d’aquest valor, creixerà. A una concentració de 0,6, en el costat – (concentració critica). 0,6 Cc del costat menys, vol dir que tens 0,6 concentració micromolar d’actina, això passa que en el menys no creixi. Cc = quantitat d’actina en el qual no tenim cap creixement. Pendent més pronunciat en el costat + (tot és mes ràpid), per sota de 0 no hi ha filaments, i per sobre tampoc. Per tant posem que té una concentració inferior a 0,12, per tant els dos decreixen, però el costat + ho fa més ràpid. En 0,12 el costat + no creix ni decreix. Per sobre de 0,12 creix. En 0,6 no creix ni creix el costat -. Entre 0,12 i 0,6 a mesura que ens apropem a 0,6, en el 0,2, trobem el punt en que la concentració de monòmers d’actina, Ccrítica del filament, el s’afegeix per una banda es desprèn per l’altre.
