1. Citoplasma y Citoesqueleto

Una Célula es como una Ciudad • Ambiente • Trabajadores • Planta de poder • Caminos • Trocas • Factorías • Biblioteca • Reciclamiento • Policía • Oficina postal • Comunicaciones

• Citoplasma • Proteínas • Mitocondrias • Fibras de actina, microtúbulos • Cinesina, dineína, miosina • Ribosomas • Genoma • Lisosomas • Chaperonas • Aparato de Golgi • Transcripción de señales

Citoplasma en los procariotes

• Puesto que las bacterias carecen de compartimentos intracelulares el citoplasma se refiere a todo lo que esta comprendido dentro de los límites de la membrana celular.

• El citoplasma bacteriano esta compuesto por ~ 80% agua. • La parte líquida del citoplasma se llama citosol. • Dentro del citoplasma se encuentra el ARN de los ribosomas y el ADN

del nucleoide y los plásmidos. • Se encuentran además numerosas enzimas, amino ácidos,

carbohidratos, lipidos, sales inorgánicas, y muchos otros compuestos de peso molecular bajo.

• Algunos grupos de bacterias poseen inclusiones citoplásmicas que son necesarias para llevar a cabo muchas funciones especializadas.

Citoplasma y Citoplasma y Citosol Citosol

l l Llamamos citoplasma a todo el volumen de la c Llamamos citoplasma a todo el volumen de la cé élula comprendido entre la lula comprendido entre la membrana citopl membrana citoplá ásmica y la cubierta nuclear. Engloba numerosos smica y la cubierta nuclear. Engloba numerosos organelos organelos y otras estructuras especializadas. En las bacterias, puesto qu y otras estructuras especializadas. En las bacterias, puesto que e carecen de n carecen de nú úcleo verdadero y de otros cleo verdadero y de otros organelos organelos limitados por limitados por membranas, el citoplasma es el membranas, el citoplasma es el ú único compartimiento intracelular nico compartimiento intracelular

l l Llamamos Llamamos Citosol Citosol a la soluci a la solució ón acuosa concentrada que constituye la base n acuosa concentrada que constituye la base no estructurada del citoplasma. Es un no estructurada del citoplasma. Es un gel gel de base acuosa que contiene de base acuosa que contiene gran cantidad de mol gran cantidad de molé éculas grandes y peque culas grandes y pequeñ ñas y en el cual se hallan as y en el cual se hallan suspendidos los suspendidos los organelos organelos en los organismos en los organismos eucariotes eucariotes. .

l l En el En el citosol citosol se producen muchas de las funciones m se producen muchas de las funciones má ás importantes de s importantes de mantenimiento celular, como las primeras etapas de descomposici mantenimiento celular, como las primeras etapas de descomposició ón de n de mol molé éculas nutritivas y la s culas nutritivas y la sí íntesis de muchas de las grandes mol ntesis de muchas de las grandes molé éculas que culas que constituyen la c constituyen la cé élula. lula.

l l En general, a pesar de su naturaleza acuosa, el En general, a pesar de su naturaleza acuosa, el citosol citosol es una estructura es una estructura ordenada con una cuidadosa organizaci ordenada con una cuidadosa organizació ón interna que act n interna que actú úa como marco a como marco para dar eficiencia a la s para dar eficiencia a la sí íntesis y destrucci ntesis y destrucció ón de grandes mol n de grandes molé éculas y culas y canaliza muchas de las reacciones qu canaliza muchas de las reacciones quí ímicas celulares a lo largo de v micas celulares a lo largo de ví ías as restringidas. restringidas.

Matriz Citoplasm Matriz Citoplasmá ática o tica o Citosol Citosol l l Aunque el agua es su componente b Aunque el agua es su componente bá ásico, el sico, el citosol citosol es una masa es una masa

coloidal qu coloidal quí ímicamente muy compleja: contiene prote micamente muy compleja: contiene proteí ínas, l nas, lí ípidos, pidos, á ácidos nucleicos, hidratos de carbono, sales minerales y otras cidos nucleicos, hidratos de carbono, sales minerales y otras sustancias sustancias metab metabó ólicamente licamente importantes. importantes.

l l La parte perif La parte perifé érica del rica del citosol citosol, vecina a la membrana plasm , vecina a la membrana plasmá ática, es tica, es apreciablemente menos densa y ha sido llamada apreciablemente menos densa y ha sido llamada exoplasma exoplasma. Por el . Por el contrario, la parte central, vecina al n contrario, la parte central, vecina al nú úcleo celular, m cleo celular, má ás densa, recibe s densa, recibe el nombre de endoplasma. el nombre de endoplasma.

l l En algunas regiones puede presentar aspecto homog En algunas regiones puede presentar aspecto homogé éneo, pero neo, pero normalmente es granuloso y en normalmente es granuloso y en é él se encuentran inmersos todos los l se encuentran inmersos todos los organelos organelos del citoplasma. del citoplasma.

l l En el En el citosol citosol se lleva a cabo una gran cantidad del procesamiento se lleva a cabo una gran cantidad del procesamiento metab metabó ólico de la c lico de la cé élula: se sintetizan compuestos primarios lula: se sintetizan compuestos primarios importantes (amino importantes (aminoá ácidos, sacarosa, l cidos, sacarosa, lí ípidos) y compuestos pidos) y compuestos secundarios como alcaloides. secundarios como alcaloides.

l l Incluye todos los elementos necesarios para la s Incluye todos los elementos necesarios para la sí íntesis de prote ntesis de proteí ínas nas (ribosomas, RNA mensajero, RNA soluble y las enzimas vinculadas (ribosomas, RNA mensajero, RNA soluble y las enzimas vinculadas con este proceso). con este proceso).

CITOESQUELETO • Técnicas modernas como la microscopia de fluorescencia, el microscopio

confocal y los microscopios electrónicos de alto voltaje, han permitido ver la complejidad del citoplasma de la célula eucariótica.

• La sustancia base o matriz protoplásmica está atravesada por un citoesqueleto fibroso, flexible pero firme, involucrado en la orientación espacial y en la coordinación topológica de la mayoría de los procesos celulares.

• El citoesqueleto está formado por: • una compleja red de microfilamentos de actina, proteína estructurada

en doble hélice. • Los microtúbulos componentes fundamentales del citoesqueleto para

procesos el esplazamiento de estructuras intracelulares. • Los filamentos intermedios (llamados así por su diámetro),

compuestos por proteínas fibrosas; son elementos relativamente estáticos que soportan tensiones, a diferencia de los microfilamentos y microtúbulos, que pueden organizarse y desarmarse rápidamente

El Citoesqueleto • Define la forma y distribución de los componentes celulares y por lo tanto

favorece la organización funcional • Adquiere una relevancia especial en las células animales, que carecen de

pared celular rígida, pues el citoesqueleto mantiene la estructura y la forma de la célula

• Participa en los mecanismos de endocitosis y exocitosis y en los procesos de comunicación e interacción de la célula con sus vecinas y con el resto del organismo.

• Los movimientos de las células eucariotas están casi siempre mediadas por los filamentos de actina o por los microtúbulos.

• Facilita o promueve el movimiento y transporte intracelular de organelos (por medio de proteínas motoras)

• Participa activamente en la mitosis y en los procesos de modulación de receptores de superficie (define la conformación y función de los receptores)

• En muchas células, el citoesqueleto no es una estructura permanente, sino que se desmantela y se reconstruye sin cesar

El Citoesqueleto • Es una red tridimensional de filamentos que contribuye a la integridad de la

célula formando una estructura supramolecular que se extiende por todos los niveles de la organización celular.

• Los componentes del citoesqueleto se ligan a la membrana plasmática y a otras estructuras membranosas mediante proteínas específicas.

• El complejo membranas­citoesqueleto es un sistema dinámico cuyas funciones principales son mantener y modificar la forma y distribución de los componentes celulares y participar en el intercambio de información entre las células que forman los tejidos

• El citoesqueleto está formado por tres tipos de estructuras bien definidas cada una de las cuales esta constituída por un conjunto de proteínas características y asociadas para su funcionamiento a otras proteínas: • Los microtúbulos, • Los microfilamentos (filamentos de actina) y • Los filamentos intermedios. Estas fibras citoplásmicas tienen en promedio un

diametro de 10 nm, son por lo tanto de tamaño "intermedio" entre los filamentos de actina (8 nm) y los microtúbulos (25 nm).

El El Citoesqueleto Citoesqueleto l l Act Actú úa como bastidor para la organizaci a como bastidor para la organizació ón de la c n de la cé élula y la fijaci lula y la fijació ón de n de organelos organelos y enzimas. Tambi y enzimas. Tambié én es responsable de muchos de los n es responsable de muchos de los movimientos celulares. En muchas c movimientos celulares. En muchas cé élulas, el lulas, el citoesqueleto citoesqueleto no es no es una estructura permanente, sino que se desmantela y se una estructura permanente, sino que se desmantela y se reconstruye sin cesar. reconstruye sin cesar.

l l Desde este punto de vista las estructuras del Desde este punto de vista las estructuras del citoesqueleto citoesqueleto pueden pueden ser consideradas como estables ( ser consideradas como estables (axonema axonema de cilios y flagelos, de cilios y flagelos, microfilamentos microfilamentos de de actina actina en las en las microvellosidades microvellosidades) o como ) o como temporales (las que intervienen en el movimiento de part temporales (las que intervienen en el movimiento de partí ículas u culas u organelos organelos intracelulares). intracelulares).

l l El El citoesqueleto citoesqueleto est está á formado formado por por peque pequeñ ñas as subunidades subunidades proteicas proteicas que que uni unié éndose ndose unas unas a a otras otras por por enlaces no enlaces no­ ­covalentes covalentes forman forman los 3 los 3 tipos tipos de de estructuras estructuras polim polimé éricas ricas mencionadas mencionadas: :

v v Microfilamentos Microfilamentos: : Constituidos Constituidos por por G G­ ­actina actina ­ ­ (F (F­ ­actina actina) ) v v Filamentos Filamentos intermedios intermedios: : formados formados por por seis seis tipos tipos diferentes diferentes de de subunidades subunidades proteicas proteicas que que var varí ían an en en tama tamañ ño o y en y en secuencia secuencia

v v Microt Microtú úbulos bulos: : constituidos constituidos por por las las α α− − y y β β­ ­ tubulinas tubulinas

Las moléculas pequeñas pueden difundirse con

rapidez dentro del citoplasma

La velocidad de ensamblaje de las subunidades para formar polímeros, el sitio donde se realiza el ensamble, y la estabilidad del polímero formado, son eventos cuidadosamente regulados.

Los Los Microfilamentos Microfilamentos regulan regulan: :

l l La forma La forma celular celular l l Los Los movimientos movimientos celulares celulares

Los Los Microt Microtú úbulos bulos participan participan en: en:

l l La La localizaci localizació ón n y y transporte transporte de de organelos organelos l l La La divisi divisió ón n celular celular

Los Los filamentos filamentos intermedios intermedios regulan regulan: :

l l La La estabilidad estabilidad mec mecá ánica nica de la de la membrana membrana celular celular l l La La interacci interacció ón n c cé élula lula­ ­c cé élula lula

Requieren algunas ‘Proteínas Accessorias’

Distr ibuci Distr ibució ón en el citoplasma n en el citoplasma v v En ciertas c En ciertas cé élulas vivas puede observarse con microscopio lulas vivas puede observarse con microscopio ó óptico un ptico un

movimiento o corriente citopl movimiento o corriente citoplá ásmico llamada smico llamada ciclosis ciclosis, que se , que se evidencia cuando los evidencia cuando los organelos organelos son arrastrados por ella. son arrastrados por ella.

v v El El citoesqueleto citoesqueleto produce la produce la ciclosis ciclosis y est y está á vinculado con otros vinculado con otros procesos como divisi procesos como divisió ón celular, crecimiento y diferenciaci n celular, crecimiento y diferenciació ón. n.

v v Como se puede apreciar en los esquemas de las figuras de las l Como se puede apreciar en los esquemas de las figuras de las lá áminas minas siguientes los componentes del siguientes los componentes del citoesqueleto citoesqueleto tienden a disponerse tienden a disponerse dentro del citoplasma en sitios determinados. Debe precisarse, s dentro del citoplasma en sitios determinados. Debe precisarse, s in in embargo, que esta tendencia puede ser modificada din embargo, que esta tendencia puede ser modificada diná ámicamente micamente conforme al funcionamiento celular: conforme al funcionamiento celular:

• • los los microt microtú úbulos bulos irradian desde una regi irradian desde una regió ón del citoplasma denominada n del citoplasma denominada centro organizador de centro organizador de microt microtú úbulos bulos o centrosoma. o centrosoma.

• • Los Los microfilamentos microfilamentos se encuentran dispersos por todo el citoplasma; se encuentran dispersos por todo el citoplasma; pero se concentran fundamentalmente por debajo de la membrana pero se concentran fundamentalmente por debajo de la membrana plasm plasmá ática. tica.

• • Los Los filamentos intermedios filamentos intermedios, se extienden por todo el citoplasma y se , se extienden por todo el citoplasma y se anclan a la membrana plasm anclan a la membrana plasmá ática proporcionando a las c tica proporcionando a las cé élulas lulas resistencia mec resistencia mecá ánica. nica.

Los microtúbulos forman estructuras largas y rectas y habitualmente tienen un extremo fijo a una organelo llamada centrosoma, el cual es considerado como el centro organizador de los microtúbulos.

Filamentos de Actina Filamentos de Actina

Los filamentos de Los filamentos de actina actina refuerzan la membrana refuerzan la membrana plasm plasmá ática, formando tica, formando justo por debajo de la justo por debajo de la misma una densa red de misma una densa red de filamentos conocida filamentos conocida como como “ “corteza celular corteza celular” ”

Microfilamentos

Los filamentos Intermedios, sobre todo las queratinas, se fijan preferentemente en las uniones intercelulares.

Citoesqueleto en procar iotes

FtsZ FtsZ. Fue la primera prote . Fue la primera proteí ína del na del citoesqueleto citoesqueleto de los de los procariotes procariotes en ser en ser identificada. Como la identificada. Como la Tubulina Tubulina, , FtsZ FtsZ forma filamentos en la presencia de forma filamentos en la presencia de GTP, pero estos filamentos no se agrupan en GTP, pero estos filamentos no se agrupan en microt microtú úbulos bulos. Durante la . Durante la divisi divisió ón celular la n celular la FtsZ FtsZ es la primera prote es la primera proteí ína que se mueve hacia el sitio na que se mueve hacia el sitio de divisi de divisió ón celular, y es indispensable para reclutar las otras prote n celular, y es indispensable para reclutar las otras proteí ínas nas necesarias para formar la nueva pared celular entre las c necesarias para formar la nueva pared celular entre las cé élulas hijas. lulas hijas.

MreB MreB y y ParM ParM. . Son prote Son proteí ínas nas procariotas procariotas semjeantes semjeantes a la a la actina actina. . MreB MreB participa en el mantenimiento de la forma celular. Todas las bac participa en el mantenimiento de la forma celular. Todas las bacterias no terias no esf esfé éricas poseen genes que codifican estas prote ricas poseen genes que codifican estas proteí ínas nas actinoides actinoides, las cuales , las cuales forman una red helicoidal por debajo de la membrana celular que forman una red helicoidal por debajo de la membrana celular que funciona funciona como indicador para la bios como indicador para la biosí íntesis de la pared celular. Los Filamentos de ntesis de la pared celular. Los Filamentos de ParM ParM exhiben inestabilidad din exhiben inestabilidad diná ámica y participan en el reparto de los mica y participan en el reparto de los pl plá ásmidos smidos a las c a las cé élulas hijas de modo semejante al funcionamiento de los lulas hijas de modo semejante al funcionamiento de los microt microtú úbulos bulos durante la mitosis. durante la mitosis.

Crescentina Crescentina. . La bacteria La bacteria Caulobacter Caulobacter crescentus crescentus contiene otra de estas contiene otra de estas prote proteí ínas que est nas que está á relacionada con los filamentos intermedios. relacionada con los filamentos intermedios.

Habitualmente se ha considerado que la presencia de cito Habitualmente se ha considerado que la presencia de cito­ ­esqueleto es una propiedad esqueleto es una propiedad caracter caracterí ística de los stica de los eucariotes eucariotes. Sin embargo, se ha demostrado la presencia en los organismos . Sin embargo, se ha demostrado la presencia en los organismos procariotes procariotes de prote de proteí ínas an nas aná álogas a los constituyentes m logas a los constituyentes má ás importantes del cito s importantes del cito­ ­esqueleto en esqueleto en los los eucariotes eucariotes. La semejanza entre las estructuras tridimensionales formadas p . La semejanza entre las estructuras tridimensionales formadas por estas or estas prote proteí ínas apoya fuertemente la evidencia de que los cito nas apoya fuertemente la evidencia de que los cito­ ­esqueletos de esqueletos de eucariotes eucariotes y y procariotes procariotes son realmente hom son realmente homó ólogos. logos.

El El citoesqueleto citoesqueleto est está á formado por tres tipos de estructuras bien definidas formado por tres tipos de estructuras bien definidas cada una de las cuales esta cada una de las cuales esta constitu constituí ída da por un conjunto de prote por un conjunto de proteí ínas nas caracter caracterí ísticas: sticas: Los Los microt microtú úbulos bulos, , Los Los microfilamentos microfilamentos (filamentos de (filamentos de actina actina) y ) y Los Los filamentos intermedios. filamentos intermedios. Estos Estos ú últimos tienen en promedio un di ltimos tienen en promedio un diá ámetro de metro de 10 10 nm nm, son por lo tanto de tama , son por lo tanto de tamañ ño "intermedio" entre los filamentos de o "intermedio" entre los filamentos de actina actina (7 (7­ ­8 8 nm nm) y los ) y los microt microtú úbulos bulos (25 (25 nm nm). ).

Microfilamento Filamento Intermedio

Microtúbulo

Microt Microtú úbulos bulos 1. 1. Estructura Estructura 2. 2. Prote Proteí ínas nas asociadas asociadas a los a los Microt Microtú úbulos bulos 3. 3. Funciones Funciones 4. 4. Motores Motores asociados asociados a a Microt Microtú úbulos bulos 5. 5. Centros Centros organizadores organizadores de de Microt Microtú úbulos bulos 6. 6. Propiedades Propiedades din diná ámicas micas 7. 7. Flagelos Flagelos y y cilios cilios

Microt Microtú úbulos bulos l l Se les conoce desde 1957. Se les conoce desde 1957. l l Se encuentran en todas las c Se encuentran en todas las cé élulas eucari lulas eucarió óticas ticas l l Carecen de membrana limitante, y son tubos rectos, Carecen de membrana limitante, y son tubos rectos, huecos, de 240 huecos, de 240 Å Å de di de diá ámetro, s metro, só ólo visibles con lo visibles con microscopio electr microscopio electró ónico (excepto durante la divisi nico (excepto durante la divisió ón n celular). celular).

l l Est Está án formadas por dos tipos ( n formadas por dos tipos (subunidades subunidades) de ) de prote proteí ínas nas llamadas llamadas tubulinas tubulinas α α y y β β que se que se autoensamblan autoensamblan para para originar originar los los microt microtú úbulos bulos en un en un proceso dependiente de GTP, originando estructuras proceso dependiente de GTP, originando estructuras helicoidales de 13 fibras acompa helicoidales de 13 fibras acompañ ñadas por un grupo de adas por un grupo de prote proteí ínas asociadas llamadas nas asociadas llamadas MAPS MAPS [" ["microtubule microtubule associated associated proteins proteins"] "]

Estructura

• Diámetro exterior 24 nm • Espesor de la pared ~5 nm • Su longitud es variable, pero pueden llegar a medir más de

1000 veces su diámetro. Pueden extenderse a todo lo largo y a todo lo ancho de la célula

• Su pared está compuesta de proteínas globulares, tubulinas, unidas unas a otras por uniones no covalentes y dispuestas en hileras longitudinales (protofilamentos)

• Los Protofilamentos se alínean siguiendo el eje longitudinal del microtúbulo

• Cada microtúbulo consiste de 13 protofilamentos dispuestos en un patrón helicoidal, formando la pared

Son estructuras tubulares, huecas, flexibles pero firmes, presentes en la mayoría de las células de los organismos eucariotes.

Tubulinas

q Heterodímero de dos subunidades, una subunidad alfa y una beta, cada una de ellas con un peso de unos 45 kDa. q En los mamíferos se han identificado por lo menos 6 isoformas de la subunidad alfa y 6 de la beta. q Estas proteínas son altamente conservadas (existe 75% de homologia entre la levadura y el ser humano) q La mayor variabilidad se encuentra en la región C- terminal de las moléculas, probablemente para modificar su interacción con las proteínas accesorias q Un homólogo de la tubulina, FtsZ, se expresa en procariotes

Estructuras Altamente Din Estructuras Altamente Diná ámicas micas

l l Los Los microt microtú úbulos bulos son estructuras altamente din son estructuras altamente diná ámicas, micas, estabilizadas por un grupos de prote estabilizadas por un grupos de proteí ínas denominadas nas denominadas prote proteí ínas asociadas a nas asociadas a microt microtú úbulos bulos ( (MAPs MAPs). ).

l l En una c En una cé élula fisiol lula fisioló ógicamente activa se produce un gicamente activa se produce un recambio continuo de la red de recambio continuo de la red de microt microtú úbulos bulos. .

l l La vida media de un La vida media de un microt microtú úbulo bulo individual es de 10 individual es de 10 minutos, mientras que la vida media de una mol minutos, mientras que la vida media de una molé écula de cula de tubulina tubulina, desde su s , desde su sí íntesis a su degradaci ntesis a su degradació ón n proteol proteolí ítica tica, , es de m es de má ás de 20 hrs. s de 20 hrs.

l l As Así í pues cada mol pues cada molé écula de cula de tubulina tubulina participa en la participa en la formaci formació ón y desmantelamiento de muchos n y desmantelamiento de muchos microt microtú úbulos bulos durante su periodo de vida media. durante su periodo de vida media.

• • Los Los microt microtú úbulos bulos son notablemente m son notablemente má ás r s rí ígidos que los gidos que los filamentos de filamentos de actina actina ó ó que los filamentos intermedios. que los filamentos intermedios.

• • Los Los microt microtú úbulos bulos forman estructuras largas y rectas y forman estructuras largas y rectas y habitualmente tienen un extremo fijo a un habitualmente tienen un extremo fijo a un organelo organelo llamado llamado centrosoma centrosoma, considerado como el centro organizador de los , considerado como el centro organizador de los microt microtú úbulos bulos..

• • Crecen a partir de sus dos extremos por la polimerizaci Crecen a partir de sus dos extremos por la polimerizació ón n de d de dí ímeros de meros de tubulina tubulina (una unidad (una unidad α α y una unidad y una unidad β β) ) utilizando la energ utilizando la energí ía proporcionada por la hidr a proporcionada por la hidró ólisis del GTP. lisis del GTP.

• • Se acortan a expensas de sus dos extremos por la Se acortan a expensas de sus dos extremos por la liberaci liberació ón de d n de dí ímeros de meros de tubulina tubulina ( (depolimerizaci depolimerizació ón n). ).

• • Contienen frecuentemente otros tipos de prote Contienen frecuentemente otros tipos de proteí ínas asociadas nas asociadas a los a los microt microtú úbulos bulos (MAPS (MAPS) )

Asociaci Asociació ón n l l Las dos Las dos subunidades subunidades de de Tubulina Tubulina tienen tienen una una estructura estructura tridimensional tridimensional muy muy semejante semejante que que les les permite permite unirse unirse firmemente firmemente una una a la a la otra otra

l l Los Los heterod heterodí ímeros meros se se agregan agregan invariablemente invariablemente siguiendo siguiendo la la misma misma polaridad polaridad α α­ ­tubulina tubulina ­ ­ β β­ ­tubulina tubulina, , por por tal tal raz razó ón n los los extremos extremos de los de los protofilamentos protofilamentos son son asim asimé étricos tricos (un (un extremo extremo termina termina con con una una α α­ ­tubulina tubulina, el , el otro otro en en una una β β­ ­tubulina tubulina). ).

l l Todos Todos los los protofilamentos protofilamentos de un de un microt microtú úbulo bulo tienen tienen la la misma misma polaridad polaridad, lo , lo cual cual le le da da polaridad polaridad al al microt microtú úbulo bulo completo completo ( (extremo extremo plus y plus y extremo extremo minus) minus)

l l El El extremo extremo plus plus es es el el que que termina termina en en β β­ ­tubulinas tubulinas y y es es el el que que muestra muestra mayor mayor velocidad velocidad de de crecimiento crecimiento o o adici adició ón n de de heterod heterodí ímeros meros; el ; el extremo extremo minus minus termina termina en en α α­ ­tubulinas tubulinas y y muestra muestra menor menor velocidad velocidad de de adici adició ón n y mayor y mayor velocidad velocidad de de disociaci disociació ón n de de heterod heterodí ímeros meros. .

l l Podr Podrí íamos amos decir decir en forma simple en forma simple que que t tí ípicamente picamente el el extremo extremo minus minus es es para para anclarse anclarse y el y el extremo extremo plus plus es es para para crecer crecer

Mecanismo Mecanismo de de ensamble ensamble de los de los microt microtú úbulos bulos

Lateral interactions α−α and β−β

Ensamble del protofilamento Ensamble de una lámina Elongación del microtúbulo

El grupo de Ken Downing (en Berkeley) obtuvo esta reconstrucción en 3­D de un microtúbulo intacto, usaron microscopía crio­electrónica y un procesador de imágenes, a una resolución de ~8 Å, suficiente para resolver mucho de la estructura secundaria.

Una Una caracter caracterí ística stica intr intrí ínseca nseca de los de los microt microtú úbulos bulos es es su su inestabilidad inestabilidad din diná ámica mica, ,

sobre sobre todo todo durante durante la mitosis la mitosis

Polímero creciendo

Polímero decreciendo

Extremo GTP

Región menos estable de Tubulina­GDP

Microt Microtú úbulos bulos­ ­Funciones Funciones • • Son los Son los componentes componentes activos activos de la de la maquinaria maquinaria que que mueve mueve a los a los cromosomas cromosomas durante durante las las diferentes diferentes fases fases del del ciclo ciclo mit mitó ótico/mei tico/meió ótico tico

• • Son los Son los elementos elementos motrices motrices de los de los flagelos flagelos y los y los cilios cilios • • Morfog Morfogé énesis nesis: la forma de algunas prolongaciones o : la forma de algunas prolongaciones o protuberancias celulares se correlaciona con la protuberancias celulares se correlaciona con la orientaci orientació ón y distribuci n y distribució ón de los n de los microt microtú úbulos bulos. .

• • Movilidad Movilidad intracelular intracelular: con los otros elementos del : con los otros elementos del citoesqueleto citoesqueleto participan en la ubicaci participan en la ubicació ón y movimiento de n y movimiento de organelos organelos citopl citoplá ásmicos como los smicos como los dictiosomas dictiosomas del del Golgi Golgi. .

• • Transporte Transporte intracelular intracelular: act : actú úan como soporte o carril an como soporte o carril sobre el cual las prote sobre el cual las proteí ínas motoras transportan nas motoras transportan ves vesí ículas y mol culas y molé éculas grandes. culas grandes.

• • La distribuci La distribució ón de los n de los microt microtú úbulos bulos en las c en las cé élulas es lulas es din diná ámica. Muchas c mica. Muchas cé élulas en divisi lulas en divisió ón muestran cinco n muestran cinco diferentes disposiciones sucesivas: la cortical, la banda diferentes disposiciones sucesivas: la cortical, la banda preprof preprofá ásica sica, el huso mit , el huso mitó ótico, el tico, el fragmoplasto fragmoplasto y la y la disposici disposició ón radial n radial

Funciones Funciones l l Tienen Tienen un un papel papel importante importante en el en el mantenimiento mantenimiento de la de la organizaci organizació ón n

intracelular intracelular de de organelos organelos y y otros otros componentes componentes, tales , tales como como algunas algunas macromol macromolé éculas culas. .

l l La La disrupci disrupció ón n de los de los microt microtú úbulos bulos con con inhibidores inhibidores espec especí íficos ficos de de su su polimerizaci polimerizació ón n provoca provoca la la dispersi dispersió ón n del Golgi del Golgi hacia hacia la la periferia periferia de la de la c cé élula lula. . Cuando Cuando se se elimina elimina el el inhibidor inhibidor el Golgi el Golgi regresa regresa a a su su posici posició ón n normal normal

l l Mueve Mueve algunas algunas macromol macromolé éculas culas y y organelos organelos en el interior de la en el interior de la c cé élula lula de de una una manera manera estr estrí íctamente ctamente regulada regulada ( (flujo flujo intracelular intracelular) ) l l El El transporte transporte vesicular vesicular entre entre compartimientos compartimientos celulares celulares se se detiene detiene casi casi

por por completo completo si si se induce la se induce la disociaci disociació ón n de los de los microt microtú úbulos bulos l l En el En el caso caso de de las las c cé élulas lulas nerviosas nerviosas el el transporte transporte de de prote proteí ínas nas

( (neurotransmisores neurotransmisores) a los largo del ) a los largo del cuerpo cuerpo neuronal y de neuronal y de sus sus prolongaciones prolongaciones se se realiza realiza por por medio medio de de ves vesí ículas culas, lo , lo cual cual se se interrumpe interrumpe si si falla falla la la organizaci organizació ón n de los de los microt microtú úbulos bulos

l l Algunas Algunas estructuras estructuras, , como como las las ves vesí ículas culas endoc endocí íticas ticas que que se se forman forman en en las las terminales terminales nerviosas nerviosas y y llevan llevan factores factores reguladores reguladores provenientes provenientes de de las las c cé élulas lulas blanco blanco, se , se desplazan desplazan en en sentido sentido retr retró ógrado grado, de la , de la sinapsis sinapsis al al cuerpo cuerpo de de las las neuronas neuronas

Cinética de Polimerización Cinética de Polimerización

En los casos de las subunidades de tubulinas y de actina para formar microfilamentos y microtúbulos es importante considerar la cinética de polimerización.

El número de monómeros que se agregan al polímero por segundo es proporcional a la concentración de subunidades libres.

Según el polímero crece, la concentración de subunidades libres disminuye hasta que su concentración es tal que el proceso de fijación (K on ) y de liberación (K off ) alcanza el equilibrio, a esto se le llama la concentración crítica (Cc)

Cc=k off /k on

Prote Proteí ínas nas asociadas asociadas a los a los Microt Microtú úbulos bulos ( (MAPs MAPs) )

l l Los Los microt microtú úbulos bulos pueden pueden ensamblarse ensamblarse in vitro a in vitro a partir partir de de tubulinas tubulinas purificadas purificadas, , pero pero in vivo in vivo siempre siempre se se encuentran encuentran asociados asociados a un a un conjunto conjunto de de prote proteí ínas nas que que han han sido sido llamadas llamadas “ “Asociadas Asociadas a los a los microt microtú úbulos bulos ” ” ( (MAPs MAPs) )

l l Todas Todas ellas ellas poseen poseen estructuras estructuras semejantes semejantes con con dominios dominios globulares globulares en en uno uno de de sus sus extremos extremos ( (cef cefá álico lico) ) que que se se fijan fijan a la parte lateral del a la parte lateral del microt microtú úbulo bulo y un y un extremo extremo filamentoso filamentoso (cola) (cola) que que se se proyecta proyecta fuera fuera de la de la duperficie duperficie del del microt microtú úbulo bulo

l l Funcionan Funcionan como como interconectores interconectores ayudando ayudando a a formar formar haces haces de de microt microtú úbulos bulos ( (entrecruzamientos entrecruzamientos), ), Aumentan Aumentan la la estabilidad estabilidad de los de los microt microtú úbulos bulos , , modifican modifican su su rigidez rigidez y y participan participan en en su su velocidad velocidad de de ensamble ensamble y y disociaci disociació ón n

MAPs MAPs l l La La actividad actividad de de las las MAPs MAPs est está á controlada controlada por por la la adici adició ón n o o supresi supresió ón n de de grupos grupos fosfatos fosfatos de de algunos algunos amino amino á ácidos cidos espec especí íficos ficos de de su su estructura estructura, , por por enzimas enzimas con con actividad actividad de de prote proteí ín n­ ­cinasas cinasas y y prote proteí ín n­ ­fosfatasas fosfatasas, , respectivamente respectivamente. .

l l Alteraciones Alteraciones en los en los mecanismos mecanismos de de fosforilaci fosforilació ón n y y defosforilaci defosforilació ón n de de las las MAPs MAPs han han sido sido implicadas implicadas como como agente agente pat pató ógeno geno en en algunas algunas enfermedades enfermedades neuro neuro­ ­degenerativas degenerativas

l l Se ha Se ha encontrado encontrado que que las las masas masas de de neurofibrillas neurofibrillas encontradas encontradas en en la la Enfermedad Enfermedad de Alzheimer de Alzheimer est está án n constitu constituí ídas das por por mol molé éculas culas de de una una MAP ( MAP (tau tau) ) hiperfosforiladas hiperfosforiladas. .

l l Las Las mol molé éculas culas hiperfosforiladas hiperfosforiladas de de tau tau son son incapaces incapaces de de fijarse fijarse a a los los microt microtú úbulos bulos. Se . Se considera considera que que esta esta anomal anomalí ía a ayuda ayuda a a provocar provocar la la muerte muerte de de las las c cé élulas lulas nerviosas nerviosas

l l Algunas Algunas personas con personas con una una enfermedad enfermedad neurodegenerativa neurodegenerativa conocida conocida como como demencia demencia FTDP FTDP­ ­17 17 poseen poseen una una mutaci mutació ón n en el en el gene de gene de tau tau, lo , lo cual cual ha ha implicado implicado a a esta esta MAP MAP como como su su causa causa

Centro Organizador de los Centro Organizador de los Microt Microtú úbulos bulos

l l El centro organizador de los El centro organizador de los microt microtú úbulos bulos o o Centrosoma Centrosoma es un es un organelo organelo curioso. curioso.

l l A diferencia de casi todos los A diferencia de casi todos los organelos organelos conocidos, no se halla rodeado de conocidos, no se halla rodeado de una membrana, sin embargo, es claramente distinguible del citopl una membrana, sin embargo, es claramente distinguible del citoplasma que asma que lo rodea lo rodea

l l Es uno de los Es uno de los organelos organelos centrales en el funcionamiento de las c centrales en el funcionamiento de las cé élulas lulas animales y f animales y fú úngicas, pero en las c ngicas, pero en las cé élulas vegetales brilla por su ausencia lulas vegetales brilla por su ausencia (Carecen completamente de (Carecen completamente de é él) l)

l l Quiz Quizá á su propiedad m su propiedad má ás inquietante para la ciencia actual es que el s inquietante para la ciencia actual es que el centrosoma se duplica precisamente una vez durante cada ciclo ce centrosoma se duplica precisamente una vez durante cada ciclo celular y lular y sin embargo su mecanismo de duplicaci sin embargo su mecanismo de duplicació ón ha permanecido desconocido. n ha permanecido desconocido.

l l Datos publicados apenas en 2006 indican que los centrosomas pued Datos publicados apenas en 2006 indican que los centrosomas pueden en poseer su propio genoma, el cual a diferencia de lo que sucede e poseer su propio genoma, el cual a diferencia de lo que sucede en las n las mitocondrias y los cloroplastos ser mitocondrias y los cloroplastos serí ía capaz de codificar la duplicaci a capaz de codificar la duplicació ón n completa del completa del organelo organelo. .

l l Se reporta que el genoma Se reporta que el genoma centros centrosó ómico mico es dependiente de ARN y posee la es dependiente de ARN y posee la capacidad de duplicarse para codificar al centrosoma durante el capacidad de duplicarse para codificar al centrosoma durante el pr pró óximo ximo ciclo celular. ciclo celular.

El Centrosoma El Centrosoma • • El centrosoma es el mayor centro organizador de El centrosoma es el mayor centro organizador de microt microtú úbulos bulos. Est . Está á

presente en todas las c presente en todas las cé élulas animales. A partir de lulas animales. A partir de é él, los nuevos l, los nuevos microt microtú úbulos bulos crecen hacia la periferia formando una peque crecen hacia la periferia formando una pequeñ ña estructura a estructura con forma de estrella conocida como con forma de estrella conocida como á áster ster. .

• • La La nucleaci nucleació ón n de los de los microt microtú úbulos bulos a partir del centrosoma posee una a partir del centrosoma posee una polaridad determinada. polaridad determinada.

• • El Centrosoma est El Centrosoma está á compuesto de dos compuesto de dos centr iolos centr iolos dispuestos dispuestos ortogonalmente ortogonalmente uno con respecto al otro. uno con respecto al otro.

• • Se hallan Se hallan rodeadon rodeadon de una matriz amorfa de una matriz amorfa pericentriolar pericentriolar que lo identifica y que lo identifica y separa con bastante claridad del resto del material citopl separa con bastante claridad del resto del material citoplá ásmico. smico.

• • La Matriz del Centrosoma es la responsable de la La Matriz del Centrosoma es la responsable de la nucleaci nucleació ón n y anclaje de y anclaje de los los microt microtú úbulos bulos, lo cual se debe a las prote , lo cual se debe a las proteí ínas que lo forman. nas que lo forman.

• • Sin embargo, la composici Sin embargo, la composició ón proteica de la matriz n proteica de la matriz centrosomal centrosomal es s es só ólo lo parcialmente conocida, e incluye una forma especial de parcialmente conocida, e incluye una forma especial de tubulina tubulina llamada llamada γ γ­ ­ tubulina tubulina (la cual puede interactuar con los (la cual puede interactuar con los dimeros dimeros de de tubulina tubulina α α y y β β). ). Contiene adem Contiene ademá ás algunas otras prote s algunas otras proteí ínas como nas como Pericentrina Pericentrina y y Nine Nineí ína na, , cuyo papel se desconoce. cuyo papel se desconoce.

Centrosoma y centriolos • El centrosoma, citocentro o centro celular es exclusivo de

células animales. Está próximo al núcleo y es considerado como un centro organizador de microtúbulos.

• La estructura consta de una zona interior donde aparece el diplosoma, formado por dos centríolos dispuestos perpendicularmente entre sí. Este diplosoma está inmerso en un material pericentriolar que es el centro organizador de microtúbulos.

• En los eucariotes superiores, cada centríolo consta de 9 grupos de 3 microtúbulos que forman un cilindro. Este cilindro se mantiene gracias a unas proteínas que unen los tripletes. En algunos eucariotes los 9 grupos de microtúbulos que forman los centriolos pueden ser sólo 2 y aún uno.

• Cada microtúbulo esta conectado al centro del centriolo por una prolongación radial

Centriolos Centriolos l l En el interior del centrosoma se encuentran En el interior del centrosoma se encuentran habitualmente un par de estructuras cil habitualmente un par de estructuras cilí índricas ndricas perpendiculares entre si (en una configuraci perpendiculares entre si (en una configuració ón con forma n con forma de L). Estas estructuras, denominadas de L). Estas estructuras, denominadas centriolos centriolos, , estan estan formadas por nueve tripletes de formadas por nueve tripletes de microt microtú úbulos bulos, los cuales , los cuales se orientan adoptando un aspecto de turbina. se orientan adoptando un aspecto de turbina.

l l La funci La funció ón espec n especí ífica de los fica de los centriolos centriolos no esta dilucidada no esta dilucidada completamente, sin embargo se cree que adem completamente, sin embargo se cree que ademá ás de s de participar en el centro organizador de participar en el centro organizador de microt microtú úbulos bulos, , guarda alguna relaci guarda alguna relació ón con el crecimiento de cilios y n con el crecimiento de cilios y flagelos. flagelos.

l l Rodeando cada par de Rodeando cada par de centriolos centriolos, tanto en interfase , tanto en interfase como en metafase, se encuentra una regi como en metafase, se encuentra una regió ón del n del citoplasma que se ti citoplasma que se tiñ ñe oscuro y aparece como una red e oscuro y aparece como una red de peque de pequeñ ñas fibras cuando se observa con microscopio as fibras cuando se observa con microscopio electr electró ónico. nico. É Éste es el material ste es el material pericentriolar pericentriolar o matriz o matriz centrosomal centrosomal, y es la parte del centrosoma encargada de , y es la parte del centrosoma encargada de la la nucleaci nucleació ón n de la polimerizaci de la polimerizació ón de n de microt microtú úbulos bulos

• • Por microscopia electr Por microscopia electró ónica puede verse que el centrosoma nica puede verse que el centrosoma ocupa un volumen de ocupa un volumen de ~ ~1 micra c 1 micra cú úbica en una posici bica en una posició ón cercana n cercana al n al nú úcleo de la c cleo de la cé élula en interfase. lula en interfase.

• • Consiste de un par de estructuras cil Consiste de un par de estructuras cil í índricas, los ndricas, los centriolos centriolos, , rodeados por un material fibrilar denso rodeados por un material fibrilar denso pericentriolar pericentriolar

• • Los Los Centriolos Centriolos poseen una de las estructuras m poseen una de las estructuras má ás s hermosamente sim hermosamente simé étricas de la naturaleza. tricas de la naturaleza. Estan Estan formados por formados por nueve tripletas de nueve tripletas de microt microtú úbulos bulos armoniosamente armoniosamente distribu distribuí ídas das en un cilindro casi perfecto en un cilindro casi perfecto

• • Los dos Los dos centriolos centriolos est está án orientados perpendicularmente uno n orientados perpendicularmente uno con respecto al otro, pero el significado de esta curiosa con respecto al otro, pero el significado de esta curiosa orientaci orientació ón se desconoce por completo. n se desconoce por completo.

• • El material El material pericentriolar pericentriolar contiene elementos que sirven a la contiene elementos que sirven a la vez como centros de vez como centros de nucleaci nucleació ón n y de organizaci y de organizació ón de los n de los microt microtú úbulos bulos

• • Observaciones cuidadosas han mostrado que el material Observaciones cuidadosas han mostrado que el material pericentriolar pericentriolar no es un material amorfo, ni homog no es un material amorfo, ni homogé éneo, sino neo, sino que consiste de un centro fibrilar denso del cual se desprenden que consiste de un centro fibrilar denso del cual se desprenden otros complejos moleculares. otros complejos moleculares.

Nucleaci Nucleació ón n de de Microt Microtú úbulos bulos l l La La nucleaci nucleació ón n de los de los microt microtú úbulos bulos se realiza en un complejo se realiza en un complejo

multiproteico multiproteico circular, complejo de circular, complejo de γ γ­ ­tubulina tubulina, que se localiza en la , que se localiza en la superficie del material superficie del material pericentriolar pericentriolar y constituye el templete en que y constituye el templete en que se polimerizan las se polimerizan las subunidades subunidades iniciales de iniciales de tubulina tubulina para formar un para formar un microt microtú úbulo bulo. .

l l El papel que otros elementos del material El papel que otros elementos del material pericentriolar pericentriolar, y del mismo , y del mismo complejo de complejo de γ γ­ ­tubulina tubulina, desempe , desempeñ ñan en la estructuraci an en la estructuració ón del n del centrosoma y de los centrosoma y de los microt microtú úbulos bulos apenas empieza a conocerse. apenas empieza a conocerse.

l l No todos los centros organizadores de No todos los centros organizadores de microt microtú úbulos bulos poseen poseen centriolos centriolos. En c . En cé élulas mit lulas mitó óticas de plantas superiores, por ejemplo, ticas de plantas superiores, por ejemplo, los los microt microtú úbulos bulos terminan en regiones vagamente definidas, con terminan en regiones vagamente definidas, con densidades electr densidades electró ónicas que no corresponden a nicas que no corresponden a centriolos centriolos. .

l l T Tí ípicamente las c picamente las cé élulas de las plantas del grupo angiospermas no lulas de las plantas del grupo angiospermas no tienen centrosomas ni ning tienen centrosomas ni ningú ún otro n otro organelo organelo an aná álogo en tama logo en tamañ ño, o, funci funció ón u organizaci n u organizació ón, pero tienen varios centros de organizaci n, pero tienen varios centros de organizació ón n de de microt microtú úbulos bulos que, por supuesto, carecen de que, por supuesto, carecen de centriolos centriolos. .

Duplicaci Duplicació ón del Centrosoma n del Centrosoma l l Las c Las cé élulas entran a la fase G1 del ciclo mit lulas entran a la fase G1 del ciclo mitó ótico con un solo centrosoma tico con un solo centrosoma

con dos con dos centriolos centriolos. . l l Uno de los dos Uno de los dos centriolos centriolos es viejo, fue generado por lo menos dos ciclos es viejo, fue generado por lo menos dos ciclos

celulares antes, el otro es joven, fue generado en la divisi celulares antes, el otro es joven, fue generado en la divisió ón previa. n previa. l l El El centriolo centriolo viejo es reconocible por la presencia de ap viejo es reconocible por la presencia de apé éndices en su ndices en su

extremo distal de los que carece el extremo distal de los que carece el centriolo centriolo joven. Adem joven. Ademá ás recientemente s recientemente se ha descrito en se ha descrito en é él, o en su ambiente inmediato, la presencia de 2 l, o en su ambiente inmediato, la presencia de 2 prote proteí ínas: la nas: la Cenexina Cenexina y la y la ε ε­ ­tubulina tubulina. .

l l Durante la transici Durante la transició ón de la fase G1 a la fase S, el par de n de la fase G1 a la fase S, el par de centriolos centriolos se se divide, y dos divide, y dos centriolos centriolos nuevos crecen de los lados de los nuevos crecen de los lados de los centriolos centriolos originales. originales.

l l Es notable el paralelismo que existe entre la duplicaci Es notable el paralelismo que existe entre la duplicació ón de los n de los centrosomas y la duplicaci centrosomas y la duplicació ón del ADN: n del ADN: l l La duplicaci La duplicació ón de los centrosomas y la duplicaci n de los centrosomas y la duplicació ón del ADN se inician al mismo n del ADN se inician al mismo

tiempo durante el ciclo celular tiempo durante el ciclo celular l l Como la duplicaci Como la duplicació ón del ADN, la duplicaci n del ADN, la duplicació ón de los centrosomas puede ser n de los centrosomas puede ser

considerada considerada semiconservadora semiconservadora. Cada centrosoma, despu . Cada centrosoma, despué és de la duplicaci s de la duplicació ón, n, recibe un recibe un centriolo centriolo viejo y un viejo y un centriolo centriolo nuevo. nuevo.

l l Las c Las cé élulas cancerosas frecuentemente poseen un n lulas cancerosas frecuentemente poseen un nú úmero anormal de mero anormal de centrosomas. Tambi centrosomas. Tambié én presentan frecuentemente n presentan frecuentemente aneuploid aneuploidí ía a, es decir tienen , es decir tienen un n un nú úmero anormal de cromosomas. mero anormal de cromosomas.

Las células entran a la fase G1 del ciclo mitótico con un solo centrosoma con dos centriolos. Uno de los dos centriolos es viejo, fue generado por lo menos dos ciclos celulares antes, el otro es joven, fue generado en la división previa.

Centriolo Joven

Centriolo Viejo

El El centriolo centriolo viejo es reconocible por la viejo es reconocible por la presencia de ap presencia de apé éndices en su extremo ndices en su extremo distal de los que carece el distal de los que carece el centriolo centriolo joven. joven.

Centrosoma y fertilizaci Centrosoma y fertilizació ón n l l En casi todos los animales, el centrosoma y los En casi todos los animales, el centrosoma y los centriolos centriolos del del

ovocito degeneran antes de las divisiones ovocito degeneran antes de las divisiones mei meió óticas ticas. En contraste, . En contraste, el espermatozoide el espermatozoide t tí ípicalmente picalmente contiene dos contiene dos centriolos centriolos y un y un sub sub­ ­ conjunto de las prote conjunto de las proteí ínas que forman el material nas que forman el material pericentriolar pericentriolar. .

l l Despu Despué és de la fertilizaci s de la fertilizació ón, los n, los centriolos centriolos del espermatozoide del espermatozoide adoptan los componentes citopl adoptan los componentes citoplá ásmicos restantes del centrosoma smicos restantes del centrosoma del ovocito fertilizado y forman el primer centrosoma. del ovocito fertilizado y forman el primer centrosoma.

l l Son los Son los centriolos centriolos paternos, y no el ADN, los componentes paternos, y no el ADN, los componentes esenciales que contribuye el espermatozoide para iniciar las esenciales que contribuye el espermatozoide para iniciar las divisiones mit divisiones mitó óticas del desarrollo temprano. ticas del desarrollo temprano.

l l Este es un hecho que deber Este es un hecho que deberí ía ser tomado en cuenta por los a ser tomado en cuenta por los investigadores que trabajan en la clonaci investigadores que trabajan en la clonació ón de mam n de mamí íferos mediante feros mediante la inyecci la inyecció ón de n n de nú úcleos som cleos somá áticos en citoplasmas enucleados de ticos en citoplasmas enucleados de ovocitos. Es posible que los repetidos fracasos que se encuentra ovocitos. Es posible que los repetidos fracasos que se encuentran n con esta t con esta té écnica de clonaci cnica de clonació ón sean debidos a la falta de un n sean debidos a la falta de un centrosoma funcional en los huevos inyectados. centrosoma funcional en los huevos inyectados.

l l Los Los centriolos centriolos, como los Cilios y los Flagelos, est , como los Cilios y los Flagelos, está án formados por n formados por microt microtú úbulos bulos. .

l l La diferencia es que los La diferencia es que los centriolos centriolos contienen 9 grupos de tripletas y contienen 9 grupos de tripletas y no tienen el doblete central. no tienen el doblete central.

l l La manera c La manera có ómo las tripletas del cuerpo basal se convierten en los mo las tripletas del cuerpo basal se convierten en los dobletes del cilio, se desconoce. dobletes del cilio, se desconoce.

l l Los Los centriolos centriolos existen en parejas, cada uno de ellos dispuesto en existen en parejas, cada uno de ellos dispuesto en á ángulo recto en relaci ngulo recto en relació ón a su pareja. n a su pareja.

• •Los Los centriolos centriolos se duplican de manera aut se duplican de manera autó ónoma noma como las mitocondrias y los como las mitocondrias y los peroxisomas peroxisomas. . • •Los Los centriolos centriolos organizan el huso acrom organizan el huso acromá ático a lo tico a lo largo del cual se mueven los cromosomas largo del cual se mueven los cromosomas durante la mitosis. durante la mitosis.

Centriolos

Centriolos

Axonema de cilios y flagelos

Brazo externo

Brazo interno

Puente de nexina

Doblete central

Enlace central Radial

Cabeza del Enlace radial

Cubierta central

Doblete periférico

Esquema de la estructura de un flagelo (Cilio) sobrepuesta a una imagen obtenida por microscopía electrónica para visualizar correctamente sus partes.

Cuerpo Basal v Los cilios y los flagelos constan de dos partes: una extracelular que está recubierta por la membrana plasmática y contiene un esqueleto interno de microtúbulos llamado axonema, y otra interna, que se denomina cuerpo basal del que salen las raíces ciliares que se cree participan en la coordinación del movimiento. v El cuerpo basal compuesto por 9 tripletes de microtúbulos es el centro organizador y controla el movimiento de cilios y flagelos v En el momento de la división celular actúa como centríolo, organizando la formación del huso acromático

l l Los flagelos y los cilios Los flagelos y los cilios son organizados por son organizados por centriolos centriolos que se que se desplazan a la periferia desplazan a la periferia celular. Aqu celular. Aquí í son son llamados llamados “ “ cuerpos cuerpos basales basales" "

l l Se ha demostrado Se ha demostrado experimentalmente que experimentalmente que los cuerpos los cuerpos basales basales controlan la direcci controlan la direcció ón n del movimiento de los del movimiento de los cilios. cilios.

l l Esta fotograf Esta fotografí ía de a de microscop microscopí ía a electr electró ónica nica muestra los cuerpos muestra los cuerpos basales basales. Obs . Obsé érvese la rvese la gran cantidad de cilios gran cantidad de cilios que se proyectan de la que se proyectan de la membrana celular membrana celular

Centro de organizaci Centro de organizació ón de los n de los microt microtú úbulos bulos (MTOC) (MTOC)

Microtúbulos creciendo desde los complejos anulares de γ­tubulina del centrosoma

Centrosomas y Mitosis Centrosomas y Mitosis l l En interfase el centrosoma est En interfase el centrosoma está á habitualmente localizado a un lado habitualmente localizado a un lado

del n del nú úcleo, cerca de la superficie de la membrana nuclear externa. cleo, cerca de la superficie de la membrana nuclear externa. l l El centrosoma se duplica durante la Fase S del ciclo celular. El centrosoma se duplica durante la Fase S del ciclo celular. l l Un poco antes de la mitosis, los dos centrosomas se separan y se Un poco antes de la mitosis, los dos centrosomas se separan y se

dirigen a ocupar su lugar en polos opuestos del n dirigen a ocupar su lugar en polos opuestos del nú úcleo celular. cleo celular. l l Seg Segú ún procede la mitosis, los n procede la mitosis, los microt microtú úbulos bulos crecen a partir del crecen a partir del

centrosoma con sus extremos positivos orientados hacia la placa centrosoma con sus extremos positivos orientados hacia la placa de de la metafase. Los haces de la metafase. Los haces de microt microtú úbulos bulos as así í formados reciben el formados reciben el nombre de Fibras del Huso Mit nombre de Fibras del Huso Mitó ótico o acrom tico o acromá ático. tico.

l l Las fibras del Huso Mit Las fibras del Huso Mitó ótico tienen tres destinos: tico tienen tres destinos: l l Algunas se fijan a uno de los Algunas se fijan a uno de los cinetocoro cinetocoro de una de una diad diada a, , mientras que mientras que

las que proceden del centrosoma opuesto se unen al las que proceden del centrosoma opuesto se unen al cinetocoro cinetocoro de la de la otra otra crom cromá átide tide hermana de la hermana de la diada diada. .

l l Algunas se fijan a los brazos de los cromosomas. Algunas se fijan a los brazos de los cromosomas. l l Un tercer grupo continua creciendo a partir de los dos centrosom Un tercer grupo continua creciendo a partir de los dos centrosomas y as y

puede extenderse rebasando los del centrosoma opuesto, formando puede extenderse rebasando los del centrosoma opuesto, formando una regi una regió ón en que se sobreponen las fibras de los dos centrosomas. n en que se sobreponen las fibras de los dos centrosomas.

La La duplicaci duplicació ón n del del Centrosoma Centrosoma no no s só ólo lo precede precede sino sino que que es es indispensable indispensable para para que que se se realice realice la mitosis la mitosis

Mitosis y y aparato mitótico durante la

Metafase

Estadios Estadios de la Mitosis y de la Mitosis y citocinesis citocinesis en en una una c cé élula lula animal animal

Figure 19­34

filamentos de actina

Actina Actina • • Es Es una una prote proteí ína na globular globular muy muy abundante abundante. .

• • La La Actina Actina es es una una prote proteí ína na de 40 de 40 kDa kDa que que posee posee 375 375 res resí íduos duos de de aa aa. .

• • La La actina actina puede puede representa representa hasta hasta el 10% del el 10% del conjunto conjunto de de las las prote proteí ínas nas celulares celulares. .

• • Una Una sola sola c cé élula lula puede puede contener contener 5 5۰ ۰10 10 9 9 mol molé éculas culas de de actina actina, lo , lo cual cual representa representa una una concentraci concentració ón n 0.5 0.5 mM mM en el en el citosol citosol. .

• • Se ha Se ha conservado conservado estr estrí íctamente ctamente en la en la evoluci evolució ón n; ; es es codificada codificada por por varios varios genes genes m mú últiples ltiples (6 en el (6 en el humano humano) lo ) lo cual cual da da origen origen a a numerosas numerosas isoformas isoformas. .

• • En los En los procariotes procariotes se ha se ha encontrado encontrado un un homologo homologo de la de la actina actina, , MreB MreB. .

Sitios de localización de microfilamentos

Localización de la Actina en la Célula

A. En el corazón de las microvellosidades y en la red apical B. En la corteza celular, formando las fibras llamadas de estrés y en las

microespículas C. En el extremo líder de las células en movimiento D. En el anillo contráctil que separa las células después de la mitosis

¬Los filamentos de Actina, también conocidos como microfilamentos, son polímeros helicoidales formados por la proteína conocida como actina. ¬Son estructuras flexibles, ramificadas, con un diámetro de ~7 nm, que pueden organizarse dentro de una gran variedad de grupos lineales, redes bidimensionales, y geles tridimensionales. ¬Los filamentos de actina se encuentran dispersos en todo el volumen celular, pero habitualmente se encuentran más abundantemente concentrados en la periferia, justamente por debajo de la membrana plasmática. ¬En el citosol la actina se encuentra predominantemente unida al ATP, pero también se le encuentra unida al ADP. ¬El complejo ATP-actina se polimeriza mas rápido y se disocia más lentamente que el complejo ADP-actina.

Microfilamentos Microfilamentos de de Actina Actina l l Forman una densa red de filamentos justamente debajo de la Forman una densa red de filamentos justamente debajo de la

membrana plasm membrana plasmá ática conocida como tica conocida como “ “corteza celular corteza celular” ” y que: y que: l l Da resistencia mec Da resistencia mecá ánica a la c nica a la cé élula lula l l Sirve de enlace entre las prote Sirve de enlace entre las proteí ínas nas transmembranales transmembranales ( (Vgr Vgr. receptores . receptores

membranales membranales) y las prote ) y las proteí ínas nas intracitopl intracitoplá ásmicas smicas l l Sirve de ancla a los centrosomas durante la Sirve de ancla a los centrosomas durante la mitosis mitosis para mantenerlos en para mantenerlos en

los polos opuestos de la c los polos opuestos de la cé élula lula l l Tambi Tambié én juegan un rol important n juegan un rol importantí ísimo en la divisi simo en la divisió ón celular, pues forman n celular, pues forman

el anillo de contracci el anillo de contracció ón que permite el estrangulamiento celular durante n que permite el estrangulamiento celular durante la la citokinesis citokinesis. .

l l Generan corrientes citopl Generan corrientes citoplá ásmicas en algunas c smicas en algunas cé élulas lulas l l Los filamentos de Los filamentos de actina actina poseen gran importancia en todos los poseen gran importancia en todos los

procesos de desplazamiento y adhesi procesos de desplazamiento y adhesió ón celular (emisi n celular (emisió ón de n de pseud pseudó ópodos podos). ).

l l En el tejido muscular filamentos de En el tejido muscular filamentos de actina actina asociados a prote asociados a proteí ínas nas motoras denominadas "miosinas", provocan la contracci motoras denominadas "miosinas", provocan la contracció ón del n del m mú úsculo en un proceso mediado por calcio. y ayuda a dar fuerza a sculo en un proceso mediado por calcio. y ayuda a dar fuerza a los movimientos de contracci los movimientos de contracció ón muscular n muscular

l l Intervienen en los procesos de fagocitosis, mediante la formaci Intervienen en los procesos de fagocitosis, mediante la formació ón de n de pseud pseudó ópodos podos

Polimerizaci Polimerizació ón n l l Los mon Los monó ómeros de forma globular (G meros de forma globular (G­ ­actina actina) se polimerizan en un proceso ) se polimerizan en un proceso

dependiente de ATP (an dependiente de ATP (aná álogo a la polimerizaci logo a la polimerizació ón de n de microt microtú úbulos bulos dependiente de GTP), para formar el pol dependiente de GTP), para formar el polí ímero que recibe el nombre de F mero que recibe el nombre de F­ ­ actina actina, el cual consta de dos filamentos centrales enrollados , el cual consta de dos filamentos centrales enrollados helicoidalmente uno sobre otro para constituir la estructura b helicoidalmente uno sobre otro para constituir la estructura bá ásica del sica del microfilamento microfilamento. .

l l Posteriormente, la polimerizaci Posteriormente, la polimerizació ón se realiza en el extremo n se realiza en el extremo lider lider o positivo. o positivo. l l La disociaci La disociació ón, que ocurre simult n, que ocurre simultá áneamente, probablemente se realiza en neamente, probablemente se realiza en

cualquier sitio, menos en el extremo positivo. cualquier sitio, menos en el extremo positivo. l l Los Los microfilamentos microfilamentos son estructuras altamente din son estructuras altamente diná ámicas, cuya micas, cuya

polimerizaci polimerizació ón est n está á regulada por prote regulada por proteí ínas de una Familia conocida como nas de una Familia conocida como "prote "proteí ínas de uni nas de unió ón a n a actina actina" ( " (ABPs ABPs). ).

l l Entre sus propiedades destaca su polaridad, que consiste en el Entre sus propiedades destaca su polaridad, que consiste en el comportamiento diferente de sus dos extremos: mientras que uno s comportamiento diferente de sus dos extremos: mientras que uno se e polariza o se alarga (extremo positivo), el otro tiende a acorta polariza o se alarga (extremo positivo), el otro tiende a acortarse o rse o despolimerizarse despolimerizarse (extremo negativo). (extremo negativo).

l l Refuerzan la membrana plasm Refuerzan la membrana plasmá ática, formando justo por debajo de la misma tica, formando justo por debajo de la misma una densa red de filamentos conocida como una densa red de filamentos conocida como “ “corteza celular corteza celular” ”

Nucleación • Para inducir la polimerización de la actina en el citoplasma se requiere

la existencia de sitios de nucleación. • La estabilidad de los dímeros y trímeros de actina, que constituyen

el primer paso de la polimerización para formar microfilamentos, es notablemente pequeña

• La presencia en el citoplasma de algunas proteínas (profilina, β­ timosina) que poseen la capacidad de fijar a la actina monomérica (G­actina) dificultando, o regulando, su participación en procesos de polimerización.

• Por estas razones, la polimerización de los monómeros libres de actina para formar microfilamentos no se observa espontáneamente y se sabe que el proceso de nucleación requiere la presencia de factores que ayuden a romper la barrera cinética que ofrece la iniciación de este proceso.

• La polimerización es ~100 veces más rápida in vivo que in vitro • Hasta este momento no se conoce con precisión ni el mecanismo que

inicia la polimerización, ni el agente nucleador, aunque se ha sugerido la actividad de algunos componentes celulares que veremos a continuación.

Nucleaci Nucleació ón n de la de la actina actina

l l Se ha sugerido la actividad de algunos Se ha sugerido la actividad de algunos componentes celulares como el sistema componentes celulares como el sistema Formina Formina­ ­Profilina Profilina en la en la nucleaci nucleació ón n de la de la actina actina. .

l La Profilina es una proteína fijadora de la G­ actina. Funciona acelerando el intercambio ADP–ATP de los monómeros de actina y ayuda a constituir una poza de ATP­actina que puede inducir el ensamble de nuevos microfilamentos en presencia de factores de nucleación (complejo profilina­formina)

l Ramificación. El complejo Arp2/3,constituido por la interacción de 7 subunidades, es capaz de fijarse a la parte lateral de un microfilamento induciendo en tal sitio la formación de un nuevo microfilamento que forma una ramificación, la cual crece en un ángulo de 70°.

l Sin embargo el complejo Arp2/3, por sí mismo, no posee la capacidad de inducir la nucleación de los filamentos de actina, pero es capaz de activar este proceso en presencia del factor de nucleación WASP y de Cdc42, que es un miembro de la familia Rho de GTPasas.

l Además, el proceso de nucleación requiere una serie de pequeñas GTPasas de la familia Rho que funcionan como reguladoras de los procesos dependientes de actina.

1. La familia WASP de proteínas activa al Arp2/3 2. El complejo WASP­Arp2/3 inicia la nucleación de la actina en la superficie lateral del

microfilamento utilizando el complejo actina­profilina libre en el citoplasma 3. La polimerización se realiza en la rama lateral nucleada por el complejo WASP­Arp2/3

siguiendo el extremo positivo (barbado del microfilamento) en unn ángulo de 70°. Otras ramificaciones pueden desarrollarse al mismo tiempo.

4. La fijación de alguna de las proteínas “ tapa” presentes en el ambiente puede terminar la elongación cubriendo el extremo barbado del microfilamento

Ramificación de microfilamentos

l La familia de las forminas, dentro de los factores de nucleación de la actina, son proteínas modulares que se caracterizan por compartir dos dominios homólogos en su extremo carboxi terminal: el dominio homólogo 1 (FH1) y el dominio homólogo 2 (FH2) .

l El dominio homólogo 1 (FH1) es una secuencia rica en prolina y constituye el dominio de fijación a la actina.

l La Profilina es una proteína fijadora de la G­actina. Funciona acelerando el intercambio ADP–ATP de los monómeros de actina y ayuda a constituir una poza de ATP­actina que puede inducir el ensamble de nuevos microfilamentos en presencia de factores de nucleación (complejos profilina­formina)

l Reciéntemente se ha precisado la existencia de un nuevo mecanismo de nucleación de la actina en que funciona una nueva familia de ABPs llamada Spir. Estas proteínas pueden servir como agentes de nucleación de la actina porque fijan cuatro monómeros de actina en una región central de su estructura que es homóloga a la secuencia de fijación de actina presente en la WASP­2 (WH2).

Nucleaci Nucleació ón n de la de la Actina Actina

Profilina Profilina l l Es una prote Es una proteí ína asociada importante en la regulaci na asociada importante en la regulació ón de la n de la

polimerizaci polimerizació ón de n de actina actina. . l l La La Profilina Profilina forma un complejo 1:1 con la G forma un complejo 1:1 con la G­ ­actina actina. Se fija en el . Se fija en el

extremo positivo en el lado opuesto a la ranura de fijaci extremo positivo en el lado opuesto a la ranura de fijació ón del n del nucle nucleó ótido (ATP o ADP) tido (ATP o ADP)

l l Su Su fijaci fijació ónn nn modifica la conformaci modifica la conformació ón de la G n de la G­ ­actin actin, haciendo m , haciendo má ás s abierto al abierto al citosol citosol el sitio de fijaci el sitio de fijació ón del nucle n del nucleó ótido. tido.

l l Esto promueve el intercambio Esto promueve el intercambio ATP/ADP ATP/ADP. . l l Como habitualmente es mayor la concentraci Como habitualmente es mayor la concentració ón intracelular de ATP n intracelular de ATP

que la de ADP, este intercambio promueve el aumento en la que la de ADP, este intercambio promueve el aumento en la concentraci concentració ón local de n local de G G­ ­actina actina­ ­ATP ATP, promoviendo as , promoviendo así í la la polimerizaci polimerizació ón. n.

l l La La Profilina Profilina puede secuestrar puede secuestrar mon monó ómeros de meros de actina actina funcionando funcionando como un acarreador como un acarreador. La liberaci . La liberació ón localizada de G n localizada de G­ ­actina actina­ ­ATP por ATP por la la profilina profilina puede promover la polimerizaci puede promover la polimerizació ón en lugares donde n en lugares donde é ésta sta sea necesaria. sea necesaria.

Proteínas Accesorias • Individualmente, los microfilamentos son relativamente flexibles. En las células

los filamentos de actina estan generalmente organizados en estructuras mas grandes y más fuertes por su interacción con varias proteínas accesorias.

• La estructura exacta que puede asumir un grupo de miocrofilamentos depende de su función primaria y de las particulares proteínas con las que se une.

• En lugares donde se requiere una mayor resistencia, los microfilamentos están organizados en haces paralelos estrechamente unidos. En las microvellosidades los microfilamentos son mantenidos estrechamente unidos por sus enlaces cruzados con las proteínas accesorias llamadas fimbr ina y vilina.

• Los haces de filamentos se organizan más laxamente cuando la proteínas de enlace son proteínas de mayor longitud como la α­actinina y la filamina o cuando se asocian con las fibras de esfuerzo en los fibloblastos. En estos casos, las redes de microfilamentos toman un aspecto de gel.

• La actina, junto con filamentos de miosina, forman la actomiosina, la cual fundamenta el mecanismo para la contracción muscular.

Proteínas Fijadoras de Actina Proteínas Fijadoras de Actina • Los microfilamentos interactúan con otras estructuras y

funcionan de diferentes maneras por medio de su interacción con varias otras moléculas conocidas genéricamente como Proteínas Fijadoras de Actina (ABPs)

• Las ABPs (actin binding proteins) presentan una gran diversidad no sólo en sus estructuras sino también en sus mecanismos de acción pudiendo: • i) Interferir con la dinámica de polimerización y de despolimerización de los microfilamentos (profilina);

• ii) Promover el establecimiento de enlaces entre diferentes microfilamentos influenciando su estabilidad estructural (fimbrina, vilina, fodrina, filamina, actina α);

• iii) Mediar la interacción de los microfilamentos con las membranas celulares (integrinas y caderinas);

• iv) Funcionar como motores, (familia de las miosinas.

Proteínas Fijadoras de Actina Proteínas Fijadoras de Actina

• Algunas de estas proteínas asociadas participan en la regulación de la dinámica de polimerización de los microfilamentos: • i) Por el secuestro de los monómeros de actina G, limitando las posibilidades de polimerización: Vgr. profilina

• ii) Por la fijación a uno de los extremos de los microfilamentos, impidiendo su crecimiento o su disociación: Vgr. proteínas tapa (capping proteins), gelsolina, vilina, actinina α

• iii) Asociándose a las partes lateral de los microfilamentos, impidiendo su fragmentación: Vgr. tropomiosinas.

Localizacionoes Especiales

Un haz de microfilamentos de actina recorre el interior de cada microvellosidad, anclándose a las proteínas de la superficie interna de la membrana por medio de filamentos de miosina, y unos filamentos a otros por medio de las proteínas accesorias villina y fimbrina

La F La F­ ­actin actin posee posee polaridad polaridad tanto tanto estructural estructural c có ómo mo funcional funcional

Figure 18­3

+ _

_ +

Demostración experimental de la polaridad de un filamento de actina por su fijación a la cabeza S1 de los dominios de Miosina. La Miosina fija a la actina con una leve inclinación. Cuando todas las

subunidades se han fijado a la miosina, los filamentos de miosina parecen estar decorados con puntas de flecha todos ellas orientadas hacia uno de los extremos del filamento. Este extremo se conoce como

“extremo apuntado” (pointed end).

+ +

Prote Proteí ínas nas “ “ Tapa Tapa” ” l l Tapa ( Tapa (Capping Capping). Son prote ). Son proteí ínas nas que se fijan en, y cubren los, que se fijan en, y cubren los,

extremos del filamento de extremos del filamento de actina actina. . l l Dependiendo de su punto de fijaci Dependiendo de su punto de fijació ón y de su actividad espec n y de su actividad especí ífica fica

diferentes tipos de prote diferentes tipos de proteí ínas tapadera pueden estabilizar el nas tapadera pueden estabilizar el filamento o promover su disociaci filamento o promover su disociació ón. n. Por Por ejemplo: ejemplo:

l l Las Las Tropomodulinas Tropomodulinas cubren o tapan el extremo negativo y cubren o tapan el extremo negativo y estabilizan los estabilizan los microfilamentos microfilamentos de de actina actina. .

l l El grupo de prote El grupo de proteí ínas conocido como nas conocido como CapZ CapZ se se fijan al extremo fijan al extremo positivo e inhiben la polimerizaci positivo e inhiben la polimerizació ón. n.

l l Dos toxinas que han sido Dos toxinas que han sido ú útiles experimentalmente desde este tiles experimentalmente desde este punto de vista son: punto de vista son: l l Las Las Citocalasinas Citocalasinas (de varias especies de hongos) cubren el extremo (de varias especies de hongos) cubren el extremo

( (+ +) de la F ) de la F­ ­actina actina y bloquean la adici y bloquean la adició ón de n de subunidades subunidades. Aunque lenta, . Aunque lenta, la la depolimerizaci depolimerizació ón n en el extremo ( en el extremo (­ ­) puede provocar la desaparici ) puede provocar la desaparició ón n del del microfilamento microfilamento. .

l l La La Faloidina Faloidina (obtenida de hongos de la especie Amanita) se fija en los (obtenida de hongos de la especie Amanita) se fija en los lados de los filamentos de lados de los filamentos de actina actina y los estabiliza notablemente. y los estabiliza notablemente.

Proteínas asociadas al Citoesqueleto

A. De acuerdo al tipo de filamento 1. Asociadas a la Actina (Vgr. miosina) 2. Asociadas a los MTs (Vgr. Proteína Tau) 3. Asociadas a los IF

B. De acuerdo al sitio de fijación 1. en el extremo (nucleación, tapas, Vgr. Arp2/3, gelsolina) 2. en las partes laterales (Vgr. tropomiosina)

C. De acuerdo a su función 1. De refuerzo o entrecruzamiento (Cross­linkers) a. Gelificación (Vgr. filamina, espectrina) b. Para formar grupos o haces (Vgr. α­actinina, fimbrina, vilina)

2. Adyuvantes en el proceso de Polimerización a. Nucleación („ severing” , Vgr. gelsolina) b. Estabilización (Vgr. profilin, tropomiosina)

3. Proteínas motrices o motoras

La adhesión celular a la MEC (matriz extracelular) se realiza en puntos específicos (puntos de contacto) por la interacción de complejos multiproteicos extra e intracelulares que además se unen firmemente al citoesqueleto, particularmente a los filamentos intermedios, para constituir adhesiones focales y fibras de esfuerzo (stress fibers).

Adhesiones focales

Regulación de la forma celular

Respuesta al estrés

Tráfico intracelular

Proliferación celular Migración celular

Sobrevicencia celular

• • Los filamentos intermedios son fibras semejantes a Los filamentos intermedios son fibras semejantes a cuerdas con un di cuerdas con un diá ámetro de metro de ~ ~10 10 nm nm; est ; está án constituidos n constituidos por una numerosa y heterog por una numerosa y heterogé énea familia de prote nea familia de proteí ínas nas que son caracter que son caracter í ísticas de dichos filamentos. sticas de dichos filamentos.

• • Un impor tante grupo de filamentos intermedios, Un impor tante grupo de filamentos intermedios, colocada inmediatamente por debajo de la membrana colocada inmediatamente por debajo de la membrana nuclear interna, forma una red llamada l nuclear interna, forma una red llamada lá ámina mina nuclear . nuclear .

• • Otras estructuras se extienden a trav Otras estructuras se extienden a travé és del citoplasma, s del citoplasma, proporcionando sopor te a la c proporcionando sopor te a la cé élula y trasmitiendo, en lula y trasmitiendo, en los tejidos epiteliales, los esfuerzos mec los tejidos epiteliales, los esfuerzos mecá ánicos de una nicos de una c cé élula a las vecinas por medio de las uniones lula a las vecinas por medio de las uniones intercelulares intercelulares

Caracter Caracterí ísticas sticas • Sin considerar su diversidad de secuencia y su subestructura particular, los

filamentos intermedios conservan algunas similaridades con los microtúbulos y los microfilamentos, pero tienen tambien diferencias fundamentales con las otras estructuras del citoesqueleto

• De acuerdo a estas diferencias, debemos esperar que los FI desempeñen funciones que difieren de las realizadas por otros componentes del citoesqueleto

• Igual que los microtúbulos y los microfilamentos, los filamentos intermedios están regulados de una manera dinámica; se integran por completo a la estructura celular e interaccionan con una serie de proteínas intracelulares asociadas a su función

• Pero tienen algunas propiedades básicas que son exclusivas de los FI: • Carecen de la polaridad estructural y funcional que es tan característica de los

microtúbulos y los microfilamentos; • Su dinámica de asociación y disociación no depende de la fijación de nucleótidos

ni de su hidrólisis; • Los mecanismos de ensamble y recambio, así como la localización intracelular

donde se realizan, son particulares de los filamentos intermedios; • La poza intracelular de intermediarios in vivo es sustancialmente más pequeña • Característicamente se asocian con las estructuras de adhesión celular.

Ejemplos de Filamento intermedios

Los filamentos intermedios Los filamentos intermedios l l Estas fibras citopl Estas fibras citoplá ásmicas tienen en promedio un smicas tienen en promedio un diametro diametro de 10 de 10 nm nm, son por lo tanto de tama , son por lo tanto de tamañ ño o "intermedio" entre los filamentos de "intermedio" entre los filamentos de actina actina (8 (8 nm nm) y los ) y los microt microtú úbulos bulos (25 (25 nm nm). De esta caracter ). De esta caracterí ística han tomado stica han tomado su nombre. su nombre.

l l Existen varios tipos de filamentos intermedios formados Existen varios tipos de filamentos intermedios formados por una o m por una o má ás prote s proteí ínas caracter nas caracterí ísticas de cada tipo: sticas de cada tipo: l l Queratinas Queratinas. . Se encuentran en las c Se encuentran en las cé élulas epiteliales y forman lulas epiteliales y forman los pelos y las u los pelos y las uñ ñas. Se conocen m as. Se conocen má ás de 20 clases diferentes de s de 20 clases diferentes de queratinas, caracter queratinas, caracterí ísticas de diferentes clases de c sticas de diferentes clases de cé élulas lulas epiteliales. epiteliales.

l l Las Las L Lá áminas minas nucleares que forman una red que estabiliza la nucleares que forman una red que estabiliza la membrana interna de la envoltura nuclear membrana interna de la envoltura nuclear

l l Los Los Neurofilamentos Neurofilamentos ayudan a configurar las ayudan a configurar las axonas axonas y las y las dendritas. dendritas.

l l Vimentinas Vimentinas, , dan resistencia f dan resistencia fí ísica a las c sica a las cé élulas, sobre todo a las lulas, sobre todo a las musculares. musculares.

Filamentos Intermedios Filamentos Intermedios l l Hay seis tipos diferentes de filamentos intermedios Hay seis tipos diferentes de filamentos intermedios : :

l l Tipos I y II: Queratina Tipos I y II: Queratina á ácida y b cida y bá ásica sica respectivamente. respectivamente. Se encuentran Se encuentran en las c en las cé élulas epiteliales y forman los pelos y las u lulas epiteliales y forman los pelos y las uñ ñas. Son as. Son caracter caracterí ísticas de diferentes clases de c sticas de diferentes clases de cé élulas epiteliales. lulas epiteliales.

l l Filamentos intermedios Filamentos intermedios Type Type III III. Se encuentran en varios tipos . Se encuentran en varios tipos celulares, incluyendo: celulares, incluyendo: Vimentina Vimentina en fibroblastos, c en fibroblastos, cé élulas lulas endoteliales endoteliales y leucocitos; y leucocitos; desmina desmina en m en mú úsculo; sculo; factor factor glial glial fibrilar fibrilar á ácido cido en en astrocitos astrocitos y otras c y otras cé élulas lulas gliales gliales, y , y periferina periferina en las fibras en las fibras nerviosas perif nerviosas perifé éricas. ricas.

l l Tipo IV: Tipo IV: Neurofilamentos Neurofilamentos H H (pesados), M (medianos) y L (ligeros). (pesados), M (medianos) y L (ligeros). H H, , M y L se refieren al peso molecular de las prote M y L se refieren al peso molecular de las proteí ínas que forman los nas que forman los NF. NF. Otro Otro filamentos intermedio tipo IV es la " filamentos intermedio tipo IV es la " internexina internexina" y algunos " y algunos filamentos encontrados en el cristalino ( filamentos encontrados en el cristalino (filensina filensina and and faquinina faquinina). ).

l l Tipo V son las l Tipo V son las lá áminas nucleares minas nucleares que forman un soporte que forman un soporte filamentoso a la capa interna de la envoltura nuclear. filamentoso a la capa interna de la envoltura nuclear. Las Las laminas laminas son indispensables para la re son indispensables para la re­ ­estructuraci estructuració ón de la envoltura n de la envoltura nuclear despu nuclear despué és de la divisi s de la divisió ón celular. n celular.

l l Tipo VI Tipo VI El El cristalino cristalino contiene contiene filamentos filamentos intermedios intermedios formados formados por por dos dos prote proteí ínas nas de de gran gran especificidad especificidad, la , la CP49 CP49 y la y la filensina filensina. . l l Estas Estas prote proteí ínas nas constituyen constituyen el el tipo tipo hom homó ólogo logo VI de los VI de los filamentos filamentos intermedios intermedios. .

Estructura • La estructura de las proteínas que forman los FIs es altamente conservada • Todos ellos tienen un dominio central α­helicoidal flanqueado por dos

dominios no helicoidales que forman los extremos amino­ y carboxi­ terminales

• El dominio central es muy similar en rodas las subunidades y en el se pueden encontrar numerosas repeticiones de hepta amino ácidos en las cuales la 1ª y la 4ª posiciones están ocupadas por amino ácidos hidrófobos. Esas secuencias repetidas son las responsables de la generación del dímero helicoidal que constituye el primer paso en el ensamblaje de los FI.

• A diferencia del dominio central, ambos extremos muestran una considerable variación tanto en la estructura secuencial de amino ácidos como en la longitud de estos dominios

• Son estas regiones terminales las que determinan la especificidad tanto de función como de localización de los FI. La fosforilación parece estar exclusivamente limitada a estas dos regiones.

• El sitio específico, tanto en relación con el amino ácido fosforilado como la región, amino­ o carbvoxi­terminal, en que se realiza el proceso determinan el tipo de modificación funcional o estructural que sufrirá el FI

Propiedades • La formación de los filamentos Intermedios a partir de tetrámeros antiparalelos

determina la naturaleza apolar de los filamentos intermedios citoplásmicos. • Las redes formadas por filamentos Intermedios:

• Son mas fuertes que las redes de microfilamentos y que los microtúbulos • Son capaces de reforzarse cuando son sometidas a estrés

• La configuración de las proteínas que forman los filamentos Intermedios está regulada por modificaciones realizadas post­traducción. Estas modificaciones afectan preferentemente los dominios no helicoidales de las proteínas.

• Las proteínas de los filamentos Intermedios no requieren proteínas asociadas para su ensamble.

• Los genes de los filamentos Intermedios se han encontrado en el genoma de todos los metazoarios que se han analizado hasta ahora.

• Los Humanos tenemos 70 genes que codifican las proteínas que forman los filamentos Intermedios .

• Los genes de las queratinas humanas se encuentran agrupados. • Los genes de otros tipos de filamentos intermedios se encuentran dispersos.

Dinámica de los FI • In vitro, los FI se ensamblan muy rápidamente y no requieren ningún

factor adicional. • Los FI son habitualmente considerados como estructuras estáticas,

excepcionalmente estables y fáciles de obtener por su falta de solubilidad en los amortiguadores preparados en soluciones fisiológicas isotónicas. Sin embargo deben tenerse presentes las siguientes circunstancias: • Durante los últimos años se han atribuido a los FI un número creciente

de funciones que requieren de ellos un continuo intercambio dinámico entre las subunidades solubles y los polímeros ensamblados.

• Los FI necesitan adaptarse rápidamente a las condiciones mecánicas cambiantes del ambiente.

• Este recambio dinámico es indispensable para su participación en una gran variedad de procesos celulares, como la mitosis y la diferenciación

• Ahora sabemos que los FI se encuentran en un equilibrio sumamente dinámico que es básicamente regulado por procesos de fosforilación los cuales representan el regulador clave del funcionamiento, ensamble, organización, distribución intracelular e interacción de los FI con sus proteínas asociadas.

Similaridades estructurales de las Proteínas que forman los Filamentos Intermedios

Tipo I (queratinas ácidas)

Tipo II (queratinas básicas y neutras)

Tipo III (Vimentina, Desmina y Proteína Gfa)

Tipo IV (Neurofilamentos)

Tipo V (Lámina nuclear)

Queratinas Queratinas • Los filamentos intermedios de tipos I y II están formados

por queratinas ácidas y básicas, respectivamente. • Ambos tipos de monómeros deben encontrarse en la

misma célula pues los dímeros que se forman contienen un monómero de cada tipo, es decir las queratinas forman obligadamente heterodímeros.

• Si experimentalmente se adiciona solo un tipo de monómeros marcados a una célula, la incorporación de la marca al citoesqueleto es apenas notable. Si por lo contrario se adicionan ambos tipos de monómeros marcados, el sistema de queratina intracelular se encuentra densamente marcado.

• Pueden encontrarse diversos tipos de queratinas que en general son características de diferentes tipos de células epiteliales. Esta propiedad ha sido utilizada en la detección del origen celular de algunos cánceres, sobre todo cuando las células malignas han metastatizado.

Queratinas Queratinas • La mayor parte de las proteínas que forman los filamentos

Intermedios en los mamíferos son queratinas. • Las queratinas son heteropolímeros obligados de las proteínas de

tipo I y de tipo II. • Las queratinas K8 y K18 son las queratinas menos especializadas. • En los epitelios, los filamentos intermedios de tipo I y II participan

en la formación de uniones intercelulares del tipo desmosoma, y en las uniones de las células a la matriz extracelular, formando uniones de tipo hemidesmosoma.

• En los desmosomas los filamentos intermedios forman asas dentro de las placas de unión con sus extremos extendidos dentro del citoplasma. Esto constituye una unión realmente estructural entre las dos células.

• En las células musculares los filamentos intermedios que participan en la formación de desmosomas son "desminas" .

Queratinas

n En general su función principal es la de proveer una red de soporte para las estructuras intra­ citoplásmicas.

n En la figura podemos ver como el Núcleo en las células epiteliales es mantenido en su lugar mediante una extensa red de filamentos de queratinas que lo rodea, lo protege y lo fija en un determinado lugar de la célula.

n Se conocen más de 30 tipos diferentes de Queratinas, pero se sabe que cada tipo de célula epitelial puede tener sólo dos de ellas.

Proteínas asociadas a los filamentos intermedios de tipos I y II

Tipo de Filamentos No. de genes Proteínas asociadas Intermedios Actividad Nombre

NATURE CELL BIOLOGY VOLUME 6 | NUMBER 8 | AUGUST 2004

Filamentos Intermedios tipo III • Se encuentran en una gran variedad de tipos celulares. • Cada tipo de filamentos intermedios tipo III es selectivamente

encontrado en grupos determinados de células y frecuentemente han diso utilizados como sistema de identificación de dichos tipos celulares.

• La Vimentina es típica de células derivadas del mesodermo: fibroblastos, células endoteliales, leucocitos;

• La Desmina se encuentra en las células musculares, en ellas conecta los discos Z y los centros de las unidades contráctiles. También se encuentra en uniones del tipo desmosoma en uniones especializadas del músculo cardiaco.

• La Proteína Glial Ácida Fibrilar la cual, como su nombre lo indica, se encuentra en las células gliales del sistema nervioso central.

• Periferina presente en algunas neuronas • Muchas proteínas de tipo III y IV pueden co­ensamblarse unas con

otras.

Proteínas asociadas a los Filamentos Intermedios de tipo III

Proteínas asociadas a los Filamentos Intermedios de tipo III

• La αB­cristalina y la plectina se fijan a todos los filamentos intermedios de tipo−III;

• La vimentina y la GFAP (proteína que forma filamentos intermedios localizados en los astrocitos y en la glia) fijan a la Hsp27

• La vimentina y la desmina se fijan a la desmoplaquina; • La vimentina fija a todas las proteínas conocidas como

PKC, 14­3­3, PLA2, fimbrina, policistina­1, LMP (EBV) y Vmac;

• La desmina fija a la nebulina.

Proteínas asociadas a los Filamentos Intermedios de tipo III

v BPAG1n, plectina, miosina Va, PKN, cdk5, hamartina y HTLV­Tax interactuan con todos los neurofilamentos; v La α­actinina se fija a la sinemina; v La α­distobrevina fija la desmuslina y la sincoilina; y v La p35 cinasa se fija a la nestina.

Filamentos Intermedios tipo IV • Incluyen los Neurofilamentos de tipos L, M y H, es decir de peso

molecular bajo (Low), medio (Medium) o elevado (Heavy). • Estos neurofilamentos se encuentran habitualmente entrecruzados por

medio de la proteína asociada llamada Plectina, la cual además también los une a los microtúbulos. Estas uniones proporcionan espaciamiento adecuado sin limitar la fortaleza de los filamentos intermedios.

• Las proteínas que forman los neurofilamentos agregan su diámetro al propio del axón y por lo tanto influyen sobre su funcionamiento (axones mas grandes o gruesos conducen más aprisa).

• Además de los neurofilamentos este grupo comprende otras proteínas: α- internexina, nestina, sincoilina, sinemina y desmuslina, estas dos últimas localizadas en el tejido muscular

Filamentos tipo IV. L Filamentos tipo IV. Lá áminas minas l l Tienen un largo dominio central o bast Tienen un largo dominio central o bastó ón y llevan una se n y llevan una señ ñal de al de

transporte nuclear puesto que deben pasar del citoplasma, donde transporte nuclear puesto que deben pasar del citoplasma, donde son son sintetizadas, al n sintetizadas, al nú úcleo donde residen. cleo donde residen.

l l Forman una cubierta continua justamente por debajo de la envoltu Forman una cubierta continua justamente por debajo de la envoltura ra nuclear, interrumpida s nuclear, interrumpida só ólo en los lugares donde se encuentran los lo en los lugares donde se encuentran los complejos que forman los poros nucleares. complejos que forman los poros nucleares.

l l Cuando se observa el n Cuando se observa el nú úcleo con cleo con microscop microscopí ía a electr electró ónica la cubierta nica la cubierta de l de lá ámina es dif mina es difí ícil de percibir porque se confunde con la cil de percibir porque se confunde con la heterocromatina heterocromatina. .

l l Las L Las Lá áminas son minas son fosforiladas fosforiladas al final de la profase, lo que causa su al final de la profase, lo que causa su disociaci disociació ón, esto sucede al mismo tiempo que se fragmenta la n, esto sucede al mismo tiempo que se fragmenta la envoltura nuclear. envoltura nuclear.

l l Justamente antes de que se reforme el n Justamente antes de que se reforme el nú úcleo de las c cleo de las cé élulas hijas, las lulas hijas, las laminas son laminas son defosforiladas defosforiladas y los filamentos de l y los filamentos de lá ámina reasociados mina reasociados alrededor de cada grupo de cromosomas e inmediatamente por alrededor de cada grupo de cromosomas e inmediatamente por debajo de la envoltura nuclear que se reasocia tambi debajo de la envoltura nuclear que se reasocia tambié én para n para reconstituir los n reconstituir los nú úcleos de las nuevas c cleos de las nuevas cé élulas lulas

Las láminas • Las láminas son indispensables para la re­estructuración de la envoltura

nuclear después de la división celular. • Las láminas participan directamente en el establecimiento de la integridad y la

forma del núcleo. • Algunos filamentos intermedios, como la queratina y la vimentina, han sido

implicados en la localización de proteínas membranosas en dominios específicos de la membrana plasmática.

• Además se ha demostrado que las láminas pueden fijarse directamente a la cromatina y asociarse con un variado número y tipo de proteínas nucleares, incluyendo reguladores específicos de la trascripción

• Estudios recientes han demostrado la importancia que tienen las láminas sobre la expresión genética, lo cual se realiza a través de varios mecanismos: – determinando la organización de la cromatina; – regulando la transcripción de genes específicos; – participando en la transmisión de las señales que regulan los procesos anteriores.

Organización Monómero

Dímero. Paralelo

Tetrámero. Antiparalelo, escalonado

Protofilamento

Protofibrilla

Filamento intermedio

La organización de los filamentos intermedios comienza con la formación de dímeros proteicos. Los bastones se enredan uno sobre otro cómo una cuerda para formar el dímero. Los extremos amino y carboxi terminales se encuentran alineados. Algunos Filamentos intermedios forman homodímeros; otros forman heterodímeros.

Estos dímeros se agregan en complejos antiparalelos de 4 cadenas (tetrámeros). Note que los extremos carboxi­ y amino­ terminales se proyectan libres en los extremos del protofilamento. Habitualmente existen tetrámeros libres en el citoplasma, por esta razón el tetrámero es considerado como la unidad básica fundamental de los filamentos intermedios.

Dos tetrámeros unidos constituyen lo que se considera un protofilamento de 2 a 3 nm de diámetro. Cuatro proto­filamentos, enrollados helicoidalmente sobre sí mismos, originan protofibrillas de 4 a 5 nm.

La asociación de 4 protofibrillas produce finalmente un filamento intermedio de 10 nm. Aunque los filamentos intermedios se consideran estructuras estables, si se fosforilan algunos de sus residuos de serina el filamento intermedio se desorganiza.

Proteínas asociadas a los filamentos intermedios

• Las proteínas asociadas a los filamentos intermedios pueden fijar los filamentos entre ellos mismos, produciendo entrecruzamientos que les ayudan a mantener su estabilidad.

• También pueden unir los filamentos intermedios a otras estructuras. – Podemos dar algunos ejemplos de este último caso.

• Plectina : Produce uniones de los filamentos intermedios con los microtúbulos

• Receptor β de la Lámina : Fija la lámina a la membrana interna de la envoltura nuclear

• Anquir ina : Fija los filamentos intermedios a los microfilamentos de actina, principalmente en la parte basal de la célula

• Desmoplaquina : Fija los filamentos intermedios a los desmosomas

Funciones generales Funciones generales • Los fiamentos intermedios (FI) son estructuras del citoesqueleto que

ayudan a mantener la integridad de la célula y de los tejidos • Han sido implicados en una gran variedad de tareas, incluyendo:

• Proveer a la célula de una red firme de soporte que la proteja contra los esfuerzos mecánicos a que está sometida continuamente

• Mantenimiento de la forma celular, • Distribución y posicionamiento de los organelos subcelulares, • Migración celular. Es especialmente importante mencionar la

participación de los FI a base de vimentina en la migración trans­ celular de los linfocitos

• Crecimiento radial de los axones, • Moldeo y transporte de las moléculas de señalamiento. • Una misión importante de los filamentos intermedios es la

disociación de la red citoplásmica y nuclear de FI durante la mitosis. • Muchas de las tareas de los FI son afectadas o reguladas por la

fosforilación de alguno(s) de sus amino ácidos componentes • Además la fosforilación se reconoce como el mecanismo clave que

regula la organización de los FI, así como la asociación con muchas optras moléculas con las que interactúan.

Funciones Funciones

n n A pesar de su gran diversidad qu A pesar de su gran diversidad quí ímica los filamentos intermedios mica los filamentos intermedios desempe desempeñ ñan funciones similares dentro de la fisiolog an funciones similares dentro de la fisiologí ía celular. a celular.

n n Estabilidad mec Estabilidad mecá ánica de las c nica de las cé élulas. lulas. n n Contribuyen a la organizaci Contribuyen a la organizació ón multicelular tridimensional n multicelular tridimensional caracter caracterí ística de los diferentes tejidos. stica de los diferentes tejidos.

n n Estabilidad estructural, anclaje y posicionamiento del n Estabilidad estructural, anclaje y posicionamiento del nú úcleo cleo (l (lá áminas nucleares). minas nucleares).

n n Son indispensables para la reestructuraci Son indispensables para la reestructuració ón de la cubierta nuclear n de la cubierta nuclear despu despué és de la s de la citoquinesis citoquinesis

n n La asociaci La asociació ón entre los filamentos intermedios y las uniones n entre los filamentos intermedios y las uniones intercelulares, intercelulares, desmosomas desmosomas, y con los elementos del , y con los elementos del mes mesé énquima nquima subyacente, subyacente, hemidesmosomas hemidesmosomas, contribuye a la arquitectura y , contribuye a la arquitectura y estabilidad estructural de las c estabilidad estructural de las cé élulas y de los tejidos. lulas y de los tejidos.

n Algunos filamentos intermedios, como la queratina y la vimentina, han sido implicados en la localización de proteínas membranosas en dominios específicos de la membrana plasmática.

Funciones Funciones l l Posiblemente la funci Posiblemente la funció ón m n má ás importante de los filamentos s importante de los filamentos

intermedios consiste en darle soporte mec intermedios consiste en darle soporte mecá ánico firme a la nico firme a la membrana celular, particularmente en aquellos sitios en que debe membrana celular, particularmente en aquellos sitios en que debe entrar en contacto con otras c entrar en contacto con otras cé élulas o con la matriz extracelular. lulas o con la matriz extracelular.

l l Esta labor estructural y de soporte queda bien de manifiesto en Esta labor estructural y de soporte queda bien de manifiesto en el el caso de las u caso de las uñ ñas y los cabellos, los restos de c as y los cabellos, los restos de cé élulas epiteliales lulas epiteliales muertas, que muertas, que estan estan formados pr formados prá ácticamente por las prote cticamente por las proteí ínas de los nas de los filamentos intermedios. filamentos intermedios.

l l A diferencias de lo que sucede en el caso de los A diferencias de lo que sucede en el caso de los microfilamentos microfilamentos y y de los de los microt microtú úbulos bulos, no se conocen ejemplos de la intervenci , no se conocen ejemplos de la intervenció ón n directa de los filamentos intermedios en la movilidad celular, n directa de los filamentos intermedios en la movilidad celular, ni de i de motores moleculares asociados a los filamentos intermedios. motores moleculares asociados a los filamentos intermedios.

l l La organizaci La organizació ón intracelular de los filamentos intermedios y su n intracelular de los filamentos intermedios y su asociaci asociació ón con la membrana plasm n con la membrana plasmá ática sugiere, en cambio, que su tica sugiere, en cambio, que su principal funci principal funció ón es estrictamente estructural para reforzar a la n es estrictamente estructural para reforzar a la c cé élula y apoyarla en su participaci lula y apoyarla en su participació ón en la organizaci n en la organizació ón de tejidos. n de tejidos.

Regulación de señales n Los filamentos intermedios citoplásmicos pueden interactuar con las

proteínas receptoras de señales, incluyendo varias cinases, receptores, adaptadores y otros tipos de efectores, y modular de esta manera su funcionalidad.

n Los FI se convierten así en un mecanismo valioso para regular el flujo de la información que llega del ambiente extracelular, modificando la respuesta de los efectores terminales específicos intra­citoplásmicos

n Dos mecanismos se han señalado como importante en esta función de los filamentos intermedios. n Interacción directa de los filamentos intermedios con receptores de la superficie celular n Interacción con proteínas adaptadoras cerca de la superficie celular limitando así la

disponibilidad de este adaptador necesario para determinar la funcionalidad del complejo ligando­receptor en la membrana plasmática.

n De cualquier modo esta función de los filamentos intermedios debe ser de gran importancia en la regulación de las respuestas de las células a varios tipos de señales extracelulares, incluyendo las que regulan el ciclo celular, la muerte celular programada y la respuesta celular al estrés.

Alteraciones del Citoesqueleto • Microfilamentos

– Las citocalasina B impide la polimerización de los filamentos de actina.

– La faloidina (del hongo Amanita phalloides) impide la despolimerización de los filamentos actina.

• Microtúbulos – La colchicina y los alcaloides de Vinca impiden el ensamblaje de los

microtúbulos. – El síndrome del cilio inmóvil se debe a ausencia de brazos de dineína

en los dobletes ciliares. Los cilios del tracto r espirator io y los espermatozoides son inmóviles.

– Otros defectos en los cilios (ausencia de par centr al o de radios) también impiden la motilidad ciliar y causan el mismo efecto.

• Degeneración general del citoesqueleto: – En el encéfalo de pacientes con enfermedad de Alzheimer se forman

ovillos de degeneración neurofibr illar , que contienen proteínas asociadas a microtúbulos y otr as asociadas a neurofilamentos. Se desintegra el citoesqueleto neuronal.

Alteraciones del Citoesqueleto Filamentos intermedios

• En el humano más de 50 enfermedades están asociadas con mutaciones en los genes que codifican los filamentos intermedios.

• En par ticular modificaciones de las Queratinas provocan graves enfermedades de la epidermis: – Epidermolisis Bulbosa. Producida por la falta o defecto de las

queratinas 5 ó 14. Se observa la citolisis del estrato basal y formación de ampollas.

– Hiperqueratosis Epidermolítica. Producida por la falta o defecto de las queratinas 1 ó 10. Se observa citolisis y engrosamiento de los estratos espinoso y córneo.

– Queratoma Epidermolítico Palmoplantar. Producida por la falta o defecto de ls queratina 9. Es una var iante de la enfermedad anter ior pero ubicada exclusivamente en la palma de la mano y planta del pie.

Alteraciones del Citoesqueleto Filamentos intermedios

– Proliferación alterada de filamentos de queratina forman los cuerpos hialinos de Mallory de la hepatopatía alcohólica.

– Proliferación excesiva de neurofilamentos se observa en neuronas motoras espinales y cor ticales en enfermedades neuromusculares degenerativas como la esclerosis lateral amiotrófica y la atrofia muscular espinal infantil (enfermedad de Werdnig).

– Filamentos de desmina alterados aparecen en cardiopatías congénitas.

– Proliferación excesiva de vimentina se observa en el cr istalino de ratones transgénicos con cataratas.