Filamentos de actina Microfilamentos PDF

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Resumen y apuntes filamentos de actina- citoesqueleto...

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Filamentos de actina/Microfilamentos. Funciones. ➔ Proporciona el armazón estructural de la célula. ➔ Proporciona organización general del citoplasma. ➔ Transporte intracelular ➔ División celular Proteína. ➔ Actina ➔ Fibra delgada y flexible ➔ Polimeriza para formar filamentos de actina ➔ En los mamíferos, se encuentran aprox. 6 genes de actina ◆ 4 se expresan en distintos tipos de músculo ◆ 2 se expresan en células no musculares Características ➔ Se organizan en estructuras de orden superior, formando hacer o redes tridimensionales. ➔ Presentan polaridad, un extremo (+) y un extremo (-) ➔ Son abundantes debajo de la membrana plasmática, ◆ Forman red formando una red que proporciona soporte mecánico ◆ Determina forma celular ◆ Permite movimiento de la superficie celular ◆ Permite a las celular migrar Ensamblaje y desensamblaje de los filamentos de actina. ➔ Actina globular G: Tiene sitios de unión que median la interacción de cola con cabeza ◆ Es cuando están solitos ◆ Se polimerizan para formar los filamentos de actina (actina filamentosa) ➔ Actina filamentosa F: Son varias actinas globulares unidas, donde un extremo es puntiagudo y en el otro es el extremo protuberante. ◆ Tiene una apariencia de doble hélice ◆ Presentan una polaridad diferente ➔ La polaridad de los F.A es importante para el ensamblaje ➔ Nucleación ◆ Fase lenta ◆ Es el primer paso de la polimerización ◆ Formación de acúmulo compuesto por tres monómeros de actina ➔ Alargamiento ◆ Fase de crecimiento ◆ El filamento está creciendo por los dos lados ➔ Intercambio o estado estacionario ◆ Fase de equilibrio ◆ Al mismo tiempo que se añade actina-ATP también se disocia actina-ADP en el otro extremo. ◆ Es esencial para la regulación de la estructura y función de los F.A ➔ El extremo (+) se alarga 5 veces más rápido que el extremo (-) ➔ El ATP no es necesario para la polimerización, solo que se va polimerizar más rápido si el monómero esta unido a este. ➔ La actina unida a ATP se asocia con los extremos (+) y a continuación se produce la hidrólisis de ATP a ADP dentro del filamento. Como la actina-ADP se disocia de los filamentos con más facilidad que la actina-ATP, los monómeros de actina unidos a ADP se disocia del extremo (-) mientras que los monómeros unidos al ATP se añaden al extremo (+). ➔ Concentración crítica. ➔ La concentración crítica es aquella por debajo de la cual no hay polimerización. Tr = treadmilling, se refiere al rango de concentración en el polímero se polimeriza en el extremo (+) y se despolimeriza en el (-). Fármacos ➔ Citocalasinas. ◆ Se une a los extremos protuberantes (+) de los filamentos y bloquea la enlogación ◆ Provoca cambios en la celula ◆ Inhibición de algunos movimientos celulares ➔ Faloidina ◆ Se une fuertemente ◆ Evita la disociación Proteínas de unión a la actina. 1. Regulan formación y estabilidad de los filamentos de actina

2. Se unen a lo largo de los filamentos para dar estabilidad o estableciendo enlaces cruzados entre ellos 3. Estabilizan filamentos formando caperuzas en sus extremos que previene la disociación de monómeros 4. Actúan para desensamblar F.A cortandolos o estimulando la despolimerización 5. Se une a la actina monomérica y controla su ensamblaje de filamento regulando el intercambio de ATP por ADP. Papel en la célula Proteínas representativas Iniciación y polimerización de filamentos Arp ⅔ y formina Estabilización de filamentos Nebulina y tropomiosina Formación de enlaces cruzados de filamentos α-actinina, filamina, fimbrina y villina Caperuzas CapZ y tropomodulina Corte/despolimerización de filamentos ADF/cofilina,gelsolina y limosina Unión de monómeros Profilina y twinfilina Unión de filamentos de actina Distrofina, espectrina, talina y vinculina

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ARP ⅔ ◆ ◆ ◆ ◆

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Proteína estimuladoras de la nucleación de los filamentos de actina ramificados Se une a la actina-ATP cerca de los extremos (+) Dos proteínas son similares a la actina Se une al lateral de los filamentos y forma una nueva rama con el fin de formar red ● Entrecruza filamentos Ej. Lamelipodios

◆ Formina ◆ Proteína estimuladora de la nucleación ◆ Determina donde se forman ◆ Se une a los extremos protuberantes (+) ◆ Presente en toda las células eucariotas ◆ Se desplazan a lo largo ◆ Se cree que nuclean filamentos de actina largos carentes de ramificaciones que componen las fibras de estrés, filopodios y filamentos finos de las células musculares. ◆ Tropomiosina ◆ Proteína estabilizadora ◆ Se unen longitudinalmente a lo largo de la hendidura de los filamentos ADF/Cofilina ◆ Se unen a los filamentos y favorece la tasa de disociación de los monómeros de actina-ADP del extremo ◆ Capaz de separar/cortas los filamentos ◆ Despolimeriza más rápido ◆ Se une principalmente a actina/ADP después del ensamblaje, los secuestra e impide que se reincorporen Profilina ◆ Revierte el efecto de la cofilina ◆ Estimula corporación de monómeros de actina en filamentos ◆ Estimula cambiando el ADP por ATP ◆ Disocia monómeros de la actina-ATP de la cofilina de tal modo que se encuentren disponibles para su ensamblaje. ◆ Agilizan en mayor medida la polimerización

Organización de los filamentos de actina. ➔

Se ensamblan en dos tipos. Desempeñan papeles distintos en la célula ◆ Haces de actina ● Se unen por puentes cruzados ● Se disponen en estructuras paralelas estrechamente agrupadas ● Proteínas. ○ Suelen ser pequeñas ○ Rígidas ○ Estas características les da fuerza a los filamentos para alinearse estrechamente ◆ Tipos de haces de actina ● Haz paralelo. ○ Filamentos de actina agrupados

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Ej. Microvellosidades Tienen la misma polaridad Proteína: ◆ Fimbrina ● Se une a la actina como monómero ● Mantiene unidos los dos filamentos paralelos. ● Haz contráctil ○ Están espaciados ○ Son capaces de contraerse ○ Ej. Anillo contractil que divide las celulas tras la mitosis ○ Proteína: ◆ α-actinina ● Refleja propiedas de entrecruzamiento ● Se une a la actina como dímero ◆ Redes de actina ● Se unen por puentes cruzados ● Forman mallas tridimensionales con las propiedades de los geles semisolidos ● Las proteinas contienen al menos dos dominios de unión lo que les permite fijas y entrecruzar dos filamentos ● Proteína ○ Filamina ◆ Esta proteína mantiene unidos los filamentos ◆ Proteina de gran tamaño ◆ Forma una molecula flexible en forma de V y entrelaza los filamentos ◆ Soporte estructural Asociación filamentos de actina con la membrana plasmática. ➔ ➔

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En la periferia celular hay una elevada concentración de filamentos ◆ Forman una red tridimensionaL Córtex celular ◆ Red de filamentos de actina y de proteínas de unión a la actina ◆ Determina la forma de la célula y está implicada en diversas acciones de la superficie celular Glóbulos rojos. ◆ No contienen núcleo ni orgánulos internos ◆ Contienen filamentos de actina ◆ Morfología bicóncava ◆ Proteína de unión a la actina. ● Espectrina ○ Incluye α-actinina, filamina y fimbrina. ○ Se asocian a filamentos cortos de actina, lo que da la forma ● Anquirina ○ Se une a la espectrina y a la banda 3 La fodrina es una espectrina pero no es eritroide Distrofina ◆ Se relaciona con la espectrina ◆ Gen responsable de dos tipos de distrofias musculares ● Duchenne ● Becker Fibras de estrés. ◆ Son haces contráctiles ◆ Entre lazados de α-actinina ◆ Estabilizados mediante tropomiosina ● Anclan a la celula y ejercen tensión ◆ Estan unidas a la memebrana plasmatica en las adhesiones focales a traves de la intregrina

Actina, miosina y movimiento celular. ➔ ➔ ➔

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Los filamentos de actina, la mayoría de veces está asociado con la miosina Son los responsables de muchos tipos musculares Miosina ◆ Motor muscular ◆ Proteína que convierte energía química en forma de ATP en energía mecánica, generando de esta manera fuerza y movimiento ◆ Ej. Contracción muscular Contracción muscular. 3 tipos de células musculares. ◆ Musculo esqueletico ● Responsable de todos los movimiendos voluntarios ● Son haces de fibras musculares ● La mayor parte del citoplasma esta constituido por miofribrillas

○ Union de varios disco Z ○ Son filamentos delgados de actina y filamentos gruesos de miosina ○ Se estructura a modo de una cadena de unidades contractiles llamadas SARCOMERO ◆ Musculo cardiaco ● Bombea sangre desde el corazón ◆ Musculo liso ● Responsable de los movimientos involuntarios de organos tales como estomago, intestino, utero y vasos sanguineos ➔

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Sarcómero. ◆ Los extremos de cada sarcómero vienen delimitados por el disco Z. ● Bandas A ○ Tiene miosina y actina ● Banda I Tiene solo filamentos de actina ○ ● Zona H Tiene miosina ○ ◆ Cuando el musculo se contrae se puede la zona H y queda solo la banda A. La titina y la vinculina sn esenciales para la funcion y estabilidad del sarcomero ◆ Titina. ● Proteina extremadamente grande ● Hay moleculas individuales extendidas en la linea M y el disco Z ● Mantienen los filamentos de miosina centrados en el sarcomero y la tensión del reposo que permite a un musculo recuperar rapidamente su forma en caso de una extensión ● Sirve como resorte ◆ Nebulina. Asociada a la actina ● ● Ayudan a organizar y mantener la orientación y la estructura de los filamentos delgados. ● Medir hasta que tamaño debe de llegar.

➔ Las cabezas de miosina fijas e hidrolizan el ATP ➔ Golpe de pontencia ◆ Se libera ADP y la cabeza de miosina adopta de nuevo su conformación, de modo que los filamentos de actina se deslizan hacia la linea M del sarcomero ➔ La contracción del musculo esqueletico es disparada por impsulsos nerviosos que estimulan la liberacion de Ca desde el reticulo sarcoplasmico Es una red especializada de membranas internas, similar ◆ al RE, que almacena una elevada concentracion de iones Ca. ➔ El aumento de calcio es la señal para la contracción muscular ➔ La trompomisona y la troponina intervienen en este proceso ◆ Las dos se uen ➔ Tromponina I. ◆ Inhibitoria ➔ Tromonina C ◆ Union de Ca ➔ Trompinina T ◆ Union a la trompomiosina

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Cuando la concentración de Ca es baja, el comprejo de tromponinas con la trompomiosina bloquea la interacción de casi todas las actina, por esto el musculo no se contrae A altas concentraciones, la union de Ca a la tromonina C altera a la composicion del complejo, permitiendo el acceso a las cabezas de miosiina e incrementa el numero de actina y permite la contracción CapZ ◆ Une filamentos de actina con el disco Z

Asocaciones contractiles de actina y miosina en celulas no musculares. ➔

Dos ejemplos. ◆ Fibras de estres ● Generan tensión tensión a lo largo de la celula

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◆ Citocinesis ● División de una celula en dos tras la mitosis ● Tienen un anillo contactil formado por filamentos de actina y de miosina II ● Al momento de contraerse, tira progresivamente a la membrana hacia adentro, estrangulando la celula por el centro y dividiendo en dos. La regulación de la contracción en el musculo liso se regula principalmente por la fosforilación de una de las cadenas ligeras de la miosina La enzima que cataliza esta fosforilación, denominada quinasa de la cadena ligera de la misona, está regulada por la asociacion de la calmodulina CDC42 ◆ Induce la formación de filopodios, extensión y retracción de axones Rho ◆ Formación de desmosomas y anillos contractril ◆ Es una proteína quinasa ◆ Fosfatasa de la cadena miosina...