Citoscheletro+ 19/10/16& 1. Actina e Microfilamenti. Citoscheletro

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1 Citoscheletro+ Citoscheletro Strutture filamentose di natura proteica, responsabili del mantenimento o dei cambiamenti di forma cellulare e del movimento della cellula (acquisizione della forma cellulare, traffico delle vescicole cellulari, clustering recettoriale, emissioni di pseudopodi...) Struttura dinamica, caratterizzata da instabilità strutturale in continuo assemblaggio e disassemblaggio Costituiti da: 1. Actina e Microfilamenti Movimento intra-cellulare, divisione cellulare, locomozione cellulare base microvilli, regione corticale Monomero: actina (proteina globulare) (6 isoforme: citoplasmatiche (2), m. striato s. (1) m. striato c. (1), m. liscio (2) Proprietà: polimerizzazione e treadmilling 1&

2 1. Actina e Microfilamenti Principali proteine associate (ancillari) Filamina: forma reti tra microfilamenti (transizioni > GEL) Gelsolina: inibisce formazione reti (transizioni >SOL) Miosina: (motore, contrazione); Fimbrina: formazione di fasci Leucocito&su&una&superficie& 2. Tubulina e Microtubuli Dynamic+instability+of+microtubules& monomeri: α-tubulina, β-tubulina! eterodimero di tubulina (α-tubulina + β-tubulina)! polimero => protofilamento! microtubulo = 13 protofilamenti Assembly& (high&gtp&concentra@on& tubulin,&normal&condi@on& for&a&cell)&& unità costitutiva dimerica polimerizzazione GTP dipendente Mg2+ dipendente (il Ca2+ inibisce) Temperatura dipendente (>30 C) Polarità e crescita differenziale ai terminali GTPEcapping& contrast&hydrolisis& (very&high&gtp&tub)& hydrolisis&and& disassemble& 2&

3 Proteine associate MAPs: Microtubule associate proteins Influenzano l instabilità dinamica favorendo la polimerizzazione della tubulina Proteine motore: Chinesina > movimento - > + (ATPasica) Dineina citoplasmatica > movimento + > - (ATPasica) Chinesina bipolare > scorrimento antiparallelo di due microtubuli GTP dipendente (segregazione cromosomica e fuso) 3&

4 Movimento di Ciglia e Flagelli Scorrimento delle coppie (doppiette) di microtubuli ad opera delle braccia di dineina (ATP dipendente) Movimento di ciglia e flagelli& Il movimento di ciglia e flagelli è promosso dalla dineina (proteina motrice), che utilizza ATP&& Ciglia e Flagelli Strutture motorie specializzate della superficie cellulare, rivestite da membrana, microtubulo-mediate Ciglia: corte e numerose; vibrano su un solo piano (es. ovidotto, vie aerifere) Flagelli: lunghi e poco numerosi, generalmente singoli; movimenti ondulatori, oscillatori o elicolidali& 4&

5 3. Filamenti intermedi Diversamente da microfilamenti e microtubuli che sono strutture notevolmente dinamiche, i F. Intermedi sono caratterizzati da stabilità strutturale con elevata resistenza meccanica Non sono in equilibrio con componenti proteiche monomeriche Una volta sintetizzate le molecole vengono polimerizzate (p. es. l emivita della molecola di vimentina è 7 minuti) Costituiscono impalcature citoplasmatiche con proprietà di strutturali e di sostegno La classe più numerosa è quella delle cheratine Classificazione Localizzazione Cheratine dure Peli, unghie, epiteli germinativi degli zoccoli, ecc.... Cheratine molli Epiteli e generale Desmina Neurofilamenti Neuroni Lamìne A B C Nestina Cellule muscolari Involucro nucleare Precursori staminali Tipi cellulari diversi contengono filamenti intermedi di composizione diversa. Questa caratteristica è importante in quanto consente il riconoscimento di tipi cellulari diversi tramite metodiche immunocitochimiche con rilevanti implicazioni anatomo-patologiche diagnostiche. I filamenti intermedi sono strutture piuttosto stabili e quando vengono isolati sono scarsamente solubili. Sono costituiti da subunità proteiche fibrose non globulari, ma ad elica. Organulo più voluminoso (5 µm) Rapporto /plasmatico: indice caratteristico delle cellule somatiche di un organismo => divisione cellulare Forma: correlata alla cellula; regolare (fusata, sferica, ellittica...) o irregolare Posizione: correlata alla funzione (centrale, polare...) Numero: 1 (maggior parte), 2 o più (sincizi, come osteoclasti e macrofagi) Involucro nucleare: sistema doppio di membrane separate, continuo al RER, senza ribosomi sulla faccia interna 5&

6 Involucro nucleare Composizione di membrana: Proteine 70 Lipidi 23 Membrana esterna => proteine RE simili Membrana interna => proteine integrali specifiche per l attacco della lamina fibrosa (nucleoscheletro) scheletro Lamina fibrosa o nucleare: reticolo di lamìne (Lamine A, B, C) a ridosso della membrana interna: è responsabile del mantenimento e della ricostituzione dell involucro nucleare. Vi aderisce la cromatina 7-9 nm nm 7-9 nm Poro nucleare Importine Esportine Funzioni di riconoscimento molecolare del traffico nucleo-citoplasma attraverso i pori nucleari (10-15 nm) Sistema di trasporto a due vie di macromolecole (5-60 kda), ATP dipendente Annulus o complesso del poro (125 nm) proteine globulari => porine (famiglia > 100) Complesso macromolecolare (120MDa!) 2 anelli (nucleare e citoplasmatico) 1 anello intermedio (colonnare) > 8 subunità colonnari 8 subunità radiali (annulari) > ancoraggio > Transporter componenti fibrillari (fibre citoplasmatiche e canestro nucleare) > riconoscimento molecolare NLS: Nuclear localization signal (sequenze 4-8 aa) NES: Nuclear exportation signal (sequenze 8-10 aa) Ran: GTPasi per energia trasporto attraverso il poro Importine α e β: Transfer citoplasma > nucleo Esportine: Transfer nucleo > citoplasma 6&

7 Traffic e Cromatina Citoplasma Struttura (nucleo interfasico) Cromatina Cromatina > DNA e proteine lo (1 o più) > RNA e proteine Matrice nucleare (nucleoplasma) La componente fondamentale è la cromatina: ETEROCROMATINA 90%: condensata, zolle e addensamenti granulo-filamentosi >>> TRASCRIZIONALMENTE INATTIVA EUCROMATINA 10%: dispersa, filamentosa, poco colorabile suddivisa in: >>> EUCROMATINA TRASCRIZIONALMENTE INATTIVA (maggior parte) >>> EUCROMATINA TRASCRIZIONALMENTE ATTIVA % di eucromatina ed eterocromatina varia a seconda dello stato funzionale della cellula (attività trascrizionale) EU DNA a copia singola: geni strutturali (almeno 2 nella cellula 2n); codifica mrna DNA mediamente ripetitivo: centinaia di copie rrna e trna, geni strutturali di proteine istoniche, promoters e enhancers ET DNA altamente ripetitivo: centinaia di migliaia a milioni di copie sequenze brevi, non codificano RNA; denominato DNA satellite, localizzato in diverse zone dei cromosomi (eterocromatina costitutiva), centromero e telomeri... Ruolo? strutturale? eterocromatina facoltativa: può trasformarsi in eucromatina ed essere trascritta eterocromatina costitutiva: permanentemente inattiva Centromero: zona di unione dei cromosomi omologhi Telomeri: sequenze ripetute alle estremità del cromosoma (contatore mitotico > cloning) 7&

8 Cromatina e DNA Cromatina Organizzata in strutture granulari, i nucleosomi (associazione con istoni) DNA Caratteristiche: Eucarioti Filamentoso Stabilità (correzione e riparazione) Quantità costante (2n > 4n > 2n, n) geni (mammals) geni 180 cm/cell H. sapiens 1.4 mm/ E.coli Procarioti Genoforo, unico cromosoma circolare Sede di trascrizione e splicing dei rrna ed assemblaggio ribosomi Corpuscolo sferico il cui numero varia da 1 a 6 Incrementa in volume in funzione dell attività di sintesi proteica lo No ha membrana! Architettura della cromatina: DNA e Istoni L aumento di complessità del genoma si accompagna con un aumento del suo grado di organizzazione DNA Il ribosoma è costituito per 2/3 da RNA e per 1/3 da proteine Cromatina Cromosoma 8&

9 Cromatina: DNA e Istoni H2A, H2B, H3, H4 nucleo istonico del nucleosoma H1 blocco di chiusura del rocchetto istonico Protamine: istoni leggeri dello spermatozoo. Vengono sostituiti dopo la fecondazione. Genoma silente: Metilazione del DNA (5-metil Citosina) Le regioni di eterocromatina (hanno DNA iper-metilato ed istoni deacetilati) Le regioni di eucromatina (hanno DNA de-metilato ed istoni iperacetilati) Alcuni procarioti possiedono proteine simil-istoniche Espressione genica Fattori di trascrizione Trascrizione [hnrna] Processamento del trascritto primario Capping in 5 <G PoliA in 3 Spicing snrnp U1 e U2 > introni Traduzione Esoni Introni 9&