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Caso 6: QUÉ DESORGANIZACIÓN

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Moni O

on 28 November 2014

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Transcript of Caso 6: QUÉ DESORGANIZACIÓN

Microfilamentos
Filamentos intermedios
Microtúbulos
Caso 6: QUÉ DESORGANIZACIÓN
Objetivos
1. Describir los componentes del citoesqueleto.
2. Comprender las funciones de los componentes del citoesqueleto.
3. Conocer los mecanismos de acción de los fármacos.
4. Relacionar los componentes y funciones del citoesqueleto con los efectos de los fármacos presentados en el caso.
Cilios y flagelos
Cilios: Estructuras filiformes.
Porción central formada por un haz de microtúbulos que crecen a partir de un cuerpo basal.
Tiene nueve dobletes de microtúbulos dispuestos alrededor de una par de microtúbulos simples (9+2).
Las subunidades son proteínas fibrosas alargadas, compuestas por una
cabeza globular N-terminal
, una
cola globular C-terminal
y un
dominio bastoniforme
que consiste en una región a-helicoidal.
1. Pares de proteínas de los filamentos intermedios forman
dímeros
.
Glosario

Colchicina
: Fármaco que inhibe la formación de la proteína de huso mitótico.

Citocalasina B
: Bloquea la citocinesis al impedir la polimerización de la actina necesaria para la formación del anillo micro filamentoso requerido para la partición de la célula tras la telofase.

Taxol
: Inhibe la formación de estructuras micro tubulares de la célula.

Control (negativo)
: Es el grupo para el cual no hay intervención y con el cual se compara el grupo experimental.

Telofase
: Es una parte del ciclo celular. Aquí ambos juegos de cromosomas llegan a los polos de la célula.

Motilidad
: Capacidad de movimiento, especialmente movimientos espontáneos y con algún grado de automatismo que se realiza con coordinación; no requiere una actividad psíquica voluntaria.

Gemas
: En la división celular, cuando el citoplasma se divide en dos partes de tamaño desigual, la más pequeña es la gema.

Sustrato
: Es una molécula sobre la que actúa una enzima catalizando reacciones químicas.
Caso
En un experimento de laboratorio se trataron cuatro cultivos de células de cáncer de mama con cada uno de los siguientes fármacos: colchicina, citocalasina B, taxol y control. Entre otros, se observaron los siguientes fenómenos:
• Disminución dramática de procesos de exocitosis.
• Disminución dramática del tráfico vesicular.
• En algunas células, la división celular se detuvo a la mitad de la mitosis y en otros, las células llegaron a telofase, pero no progresaron de ésta etapa.
• Se inhibió la motilidad de las células.
• Las células perdieron su forma típica y adquirieron una forma redondeada con algunas gemas o pliegues.
• Se desorganizó el aparato de Golgi.
• Se desorganizó el retículo endoplásmico.
• La adhesión de las células al sustrato se redujo dramáticamente.

Citoesqueleto
Microtúbulos
Son
tubos proteicos huecos, largos y rígidos
. Tienen la capacidad de desensamblarse con rapidez.
Filamentos Intermedios
Constituidos por una familia de proteínas fibrosas.
La
función organizativa
de los microtúbulos depende de su asociación con
proteínas motoras
.
Necrocells
Se reorganiza de manera continua y es responsable de los movimientos a gran escala de la célula.
Controla la localización de los orgánulos y es responsable de la segregación de los cromosomas y separación de la célula durante la división celular.
Tienen gran resistencia a la tensión y su función es permitir que las células toleren el estiramiento.
Forman una red por todo el citoplasma y suelen estar anclados a la membrana en el sitio de uniones intercelulares.
También se encuentran dentro del núcleo, en la lámina nuclear.
Los filamentos intermedios son notorios en el citoplasma de células sujetas a fuerzas mecánicas.
Después,
se asocian
dos de estos dímeros formando un
tetrámero
, y
por último los tetrámeros se unen
mediante enlaces no covalentes. Las cabezas y las colas globulares les permiten interactuar con otros componentes del citoplasma.
Fármacos
La
colchicina
actúa durante la polimerización de los microtúbulos se une a la tubulina e impide la polimerización; atrapa a las tubulinas libres en el espacio intracelular provocando que es citoesqueleto no pueda formarse.
Se pueden agrupar en cuatro clases:

1.
Filamentos de queratina
: Células epiteliales

2.
Filamentos de vimentina
: Tejido conectivo, células musculares, neuroglia

3.
Neurofilamentos
: Células nerviosas

4.
Láminas nucleares
: Membrana nuclear.
Los
filamentos intermedios
son
reforzados por
proteínas accesorias, como la
plectina
. Estas proteínas mantienen juntos los haces de filamentos intermedios, además de unirlos a los microtúbulos, a los filamentos de actina y a los desmosomas.
El citoesqueleto está constituido por tres tipos de filamentos proteicos: filamentos intermedios, microtúbulos y filamentos de actina.
El citoesqueleto es una red compleja de filamentos proteicos que se extiende por todo el citoplasma y ayuda a sostener el volumen citoplasmático de la célula.
*Los
microtúbulos derivan de centros organizadores
. En las células animales, el centrosoma.
*Los centrosomas contienen
estructuras anulares de y-tubulina
, punto de partida del crecimiento del microtúbulo. Los dímeros
ab-tubulina se agregan
, lo que determina que el crecimiento tenga lugar sólo hacia fuera.
*Luego, el
microtúbulo
sufre una
transición
que hace que se
retraiga
. Esta inestabilidad deriva de la
capacidad
de las
moléculas de tubulina de hidrolizar GTP
. Las moléculas de tubulina se agregan más rápido de lo que se hidroliza el GETP.
*En una célula normal, el
centrosoma proyecta

continuamente

nuevos microtúbulos
exploradores.
*Es posible evitar que un microtúbulo se desensamble si su extremo + es estabilizado por
unión a otra molécula.
Los microtúbulos están formados por
moléculas de tubulina
: dímero compuesto por dos proteínas globulares,
a-tubulina y B-tubulina
.
Se apilan
formando la pared del microtúbulo cilíndrico hueco, la cual esta compuesta por
13 protofilamentos
.
Cada protofilamento tiene una
polaridad estructural
. La
B-tubulina
corresponde al extremo
+
y la
a-tubulina
al extremo
-
.
Los dímeros de tubulina se añaden con más rapidez al extremo +.
Microfilamentos
Son
estructuras proteicas delgadas
que se pueden encuentrar organizadas en redes ramificadas, cadenas lineales y geles tridimensionales.

Miden entre
5-8 nm de diametro
formada por una gran cantidad de
monómeros de actina
. Esta proteína es la más abundante de las células eucariontes.

Se encuentra distribuido atraves de toda la célula pero se encuentra en
alta concentración en la corteza celular
justamentemanete debajo de la membrana plasmática.

Su función principal es
darle forma a la superficie
y son esenciales para la
locomoción celular
.
Los microfilamentos cumplen con diversas.
El
movimento
de las
proteínas de membrana
.
Forman el
núcleo para las microvellosidades
y forman la superficie celular apical.
La
actina
es responsable de la
locomoción de la célula
. Esta se ocurre protrusión de la actina hacia el exterior de la célula. La actina forma en este proceso de
protrusión
ciertas formas dependiendo del tipo de movimiento.:
Filopodios
los cuales permiten el flujo citoplasmático.
Los
lamelipodios
son protuberancias cuya fuerza permite que se pueda mover la célula como es el caso de algunos tumores.
Y por último
pseudopodios
formados por amibas y neutrófilos que sirven como su manera de movimiento.
La
polimerización
la actina depende de una amplia gama de factores. Entre estos se encuentra la presencia de iones como el
Mg, K, Na
, al igual que la concentración de
actina G
. Otro importante factor que promueve la formación de polímeros es la
presencia de las ABP
(proteínas fijadores de actina).

Esta polimerización se lleva acabo en varias fases:

Primero
los monómeros de actina forman un núcleo del cual se empezará a formar la estructura de el polímero.
Después
baja la concentración de actina G.
Finalmente
, al llegar a este estado de baja concentración de actina G, el polímero de actina F deja de crecer en lo que se conoce como una
fase estacionaria
.
Su monómero es la
actina G
(globular). Estos al formar cadenas se convirten en
polímeros de actina F
(filamentosa). El mecanismo de polimerización de estas subunidades de los microfilamentos
requiere
la entrada de energía en forma de
ATP
.

La desfosforilación de esta activa el proceso de polimerización. Estos requieren de la presencia de un nucleótido (ATP o ADP) ya que sin ellos tienden a desnaturalizarse.

Regularmente, dado que las constantes de razón cinética de la asociación y disociación son distintas en cada extremo, un extremo del microfilamento
crecerá más rápidamente
que el otro. A este extremo se le conoce como
extremo +
y al otro, cuyo crecimiento es
más lento
, se le denomina
extremo -
.
Las proteínas ABP son proteínas que al asociarse con la actina causan que ésta tome formas distintas y comportamientos específicos al tipo de proteína. Algunas de las proteínas en este grupo son las:

Proteínas formadoras de fascículos de actin
a
: Estas proteínas se asocian con la actina de tal manera que se reacomode de manera paralela formando fascículos. Ej. fascina y la fimbrina.
Proteínas cortadoras de filamentos de actina
: Estas proteínas regulan el crecimiento de los microfilamentos al cortarlos en segmentos mas pequeños en ciertas condiciones. Ejemplos de estas es la gelsolina.
Proteínas formadoras de casquetes en la actina
: Estas proteínas se asocian de tal manera que impiden que mas monómeros se puedan agregar regulando el crecimiento. Ej. la topomodulina.
Proteínas motoras de actina
: Estas son las proteínas de la famila de las miosinas. Estas utilizan la energía de la hidrólisis de ATP para lograr el movimiento de la actina a través de la célula desde el extremo - al extremo +.
Las consecuencias que estos fármacos tienen sobre la célula son varios:

*Al no poder volver a formarse los microtúbulos la célula pierde funciones como la división celular porque no puede volver a organizarse el citoesqueleto para formar la célula hija o simplemente no se deshace el citoesqueleto para partirse en dos.

*Otra consecuencia es que al no existir los microtúbulos el aparato de Golgi pierde su estructura y se desorganiza, al igual que el retículo endoplasmatico que también se desorganiza por la falta de los microtúbulos

*Al no estar en su total funcionamiento el aparato de Golgi el transito vesicular, así como la exocitosis se ven afectados.

*Con esta misma falla del citoesqueleto en la zonula adherens se ve afectada la estabilidad estructural de la célula.
La
clase más diversa
es la de las
queratinas
. Los filamentos están compuestos por una combinación de diferentes subunidades de queratina, y forman una cableado de gran resistencia que distribuye la tensión generada por el estiramiento de la piel.
Se
originan del centrosoma
. Responsables de
anclar orgánulos y guiar el transporte intracelular
.
En la mitosis, los microtúbulos citoplasmáticos se desensamblan y luego se reensamblan en un huso mitótico, el cual permite la segregación equitativa de los cromosomas.
Los microtúbulos también pueden formar estructuras permanentes como cilios y flagelos. La parte central de un cilio o flagelo esta constituida por un haz estable de microtúbulos.
Las proteínas motoras que se desplazan a lo largo de los microtúbulos pertenecen a
dos familias
:

Cinesinas
: suelen desplazar
hacia el extremo +
, hacia fuera.

Dineínas
: se desplazan
hacia el extremo -
, hacia el centrosoma
Las cinesinas del retículo endoplasmático lo traccionan hacia fuera y lo tensan como una red. Las dineínas traccionan al complejo de Golgi a lo largo de los microtúbulos en dirección opuesta.
Los flagelos: Impulsan los espermatozoides y protozoos. Presentan una estructura similar a la de los cilios pero más larga.

El
movimiento
se produce por
incurvacion
de su parte central.
Los microtúbulos se asocian a numerosas proteínas. Algunas actúan como uniones y otras generan fuerza. La más importante es la proteína motora
Dineína ciliar
, que provoca el movimiento de incurvacion. Su cabeza interactúa con un microtúbulo adyacente generando una fuerza deslizante.
El
taxol
estimula el ensamblaje de microtúbulos a partir de los dímeros de tubulina y estabiliza los microtúbulos impidiendo la despolimerización.
La
citocalasina B
inhibe la división citoplasmática mediante el bloque de la formación de microfilamentos contráctiles, así como inhibe el movimiento celular. La citocalasina B acorta los filamentos de actina al bloquear la adición de monómeros en los extremos de los polímeros evitando la formación del anillo microfilamentoso requerido para la partición de la célula tras la telofase
Bibliografía
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