Os filamentos intermediários são uma estrutura característica das células eucarióticas. São automontáveis e quimicamente resistentes. A estrutura e as funções dos filamentos intermediários são determinadas pelas características das ligações nas moléculas de proteínas. Eles servem não apenas para formar o andaime celular, mas também para garantir a interação das organelas.
Descrição Geral
Os filamentos são estruturas proteicas filamentosas que participam da construção do citoesqueleto. De acordo com o diâmetro, eles são divididos em 3 classes. Os filamentos intermediários (IF) têm um valor médio de seção transversal de 7-11 nm. Eles ocupam uma posição intermediária entre os microfilamentos Ø5-8 nm e os microtúbulos Ø25 nm, pelo qual receberam o nome.
Existem 2 tipos dessas estruturas:
- Lamina. Eles estão no núcleo. Todos os animais possuem filamentos laminares.
- Citoplasmático. Estão localizados no citoplasma. Disponível em nematóides, moluscos, vertebrados. Neste último, alguns tipos de células podem estar ausentes (por exemplo, nas células gliais).
Localização
Os filamentos intermediários são um dos principais elementos do citoesqueleto de organismos vivos cujas células contêm núcleos (eucariotos). Os procariontes também possuem análogos dessas estruturas fibrilares. Eles não são encontrados nas células vegetais.
A maioria dos filamentos está localizada na zona perinuclear e feixes de fibrilas, que se localizam sob a membrana plasmática e se estendem do centro para as bordas das células. Existem especialmente muitos deles naquelas espécies que são submetidas a estresse mecânico - no músculo, epitelial e também nas células das fibras nervosas.
Tipos de proteínas
Como mostram os estudos, as proteínas que compõem os filamentos intermediários são diferenciadas dependendo do tipo de células e do estágio de sua diferenciação. No entanto, eles estão todos relacionados.
As proteínas de filamento intermediário são divididas em 4 tipos:
- Queratinas. Eles formam polímeros de dois subtipos - ácidos e neutros. O peso molecular desses compostos varia de 40.000 a 70.000 amu. m. Dependendo da origem do tecido, o número de várias formas heterogêneas de queratinas pode chegar a várias dezenas. Eles são divididos em 2 grupos de acordo com a isoforma - epitelial (a mais numerosa) e córnea, que compõem os pelos, chifres, unhas e penas dos animais.
- No segundo tipo, 3 tipos de proteínas são combinados, tendo quase o mesmo peso molecular (45.000-53.000 amu). Estes incluem: vimentina (tecido conjuntivo, células escamosas,revestindo a superfície dos vasos sanguíneos e linfáticos; células sanguíneas) desmina (tecido muscular); periferina (neurônios periféricos e centrais); proteína ácida fibrilar glial (proteína cerebral altamente específica).
- Proteínas de neurofilamentos encontradas em neuritos, processos cilíndricos que transportam impulsos entre as células nervosas.
- Proteínas da lâmina nuclear subjacente à membrana nuclear. Eles são os precursores de todos os outros PFs.
Filamentos intermediários podem consistir em vários tipos das substâncias acima.
Propriedades
As características do PF são determinadas pelas seguintes características:
- grande número de moléculas polipeptídicas na seção transversal;
- fortes interações hidrofóbicas que desempenham um papel importante na montagem de macromoléculas na forma de uma superespira torcida;
- formação de tetrâmeros com alta interação eletrostática.
Como resultado, os filamentos intermediários adquirem as propriedades de uma corda torcida forte - eles dobram bem, mas não quebram. Quando tratadas com reagentes e eletrólitos fortes, essas estruturas são as últimas a entrar em solução, ou seja, são caracterizadas por alta estabilidade química. Assim, após a desnaturação completa das moléculas de proteína em uréia, os filamentos podem se montar independentemente. Proteínas introduzidas de fora são rapidamente integradas à estrutura já existente desses compostos.
Estrutura
Pela sua estrutura, os filamentos intermediários não são ramificadospolímeros que são capazes tanto de formar compostos macromoleculares quanto de despolimerizar. Sua instabilidade estrutural ajuda as células a mudar sua forma.
Apesar de os filamentos terem uma composição diversa de acordo com o tipo de proteínas, eles têm o mesmo plano estrutural. No centro das moléculas há uma hélice alfa, que tem a forma de uma hélice de mão direita. É formado por contatos entre estruturas hidrofóbicas. Sua estrutura contém 4 segmentos espirais separados por seções curtas não espirais.
Nas extremidades da alfa-hélice estão domínios com estrutura indefinida. Eles desempenham um papel importante na montagem dos filamentos e na interação com as organelas celulares. Seu tamanho e sequência de proteínas variam muito entre as diferentes espécies de FI.
Proteína de construção
O principal material de construção do PF são os dímeros - moléculas complexas compostas por duas simples. Geralmente eles incluem 2 proteínas diferentes conectadas por estruturas em forma de bastonete.
Os filamentos do tipo citoplasmático consistem em dímeros que formam fios de 1 bloco de espessura. Como eles são paralelos, mas em direções opostas, não há polaridade. Essas moléculas diméricas podem posteriormente formar outras mais complexas.
Funções
As principais funções dos filamentos intermediários são as seguintes:
- garantir a resistência mecânica das células e seus processos;
- adaptação aos estressores;
- participação emcontatos que proporcionam uma forte conexão de células (tecido epitelial e muscular);
- distribuição intracelular de proteínas e organelas (localização do aparelho de Golgi, lisossomos, endossomos, núcleos);
- participação no transporte lipídico e sinalização entre células.
PF também afeta a função mitocondrial. Como mostram experimentos de laboratório em camundongos, naqueles indivíduos que não possuem o gene desmina, o arranjo intracelular dessas organelas é perturbado e as próprias células são programadas para uma vida útil mais curta. Como resultado, o consumo de oxigênio nos tecidos é reduzido.
Por outro lado, a presença de filamentos intermediários contribui para a diminuição da mobilidade mitocondrial. Se a vimentina for introduzida artificialmente na célula, a rede IF pode ser restaurada.
Significado da Medicina
Violações na síntese, acúmulo e estrutura do FP levam ao surgimento de algumas condições patológicas:
- Formação de gotas hialinas no citoplasma das células hepáticas. De outra forma, eles são chamados de corpos de Mallory. Essas estruturas são proteínas IF do tipo epitelial. Eles são formados com exposição prolongada ao álcool (hepatite alcoólica aguda), bem como uma violação dos processos metabólicos no câncer hepático hepatocelular primário (em pacientes com hepatite B viral e cirrose), com estagnação da bile no fígado e na vesícula biliar. O hialino alcoólico possui propriedades imunogênicas, o que predetermina o desenvolvimento de patologia sistêmica.
- Quando os genes sofrem mutação,responsável pela produção de queratinas, ocorre uma doença de pele hereditária - epidermólise bolhosa. Nesse caso, há uma violação da fixação da camada externa da pele à membrana basal que a separa do tecido conjuntivo. Como resultado, a erosão e as bolhas são formadas. A pele fica muito sensível ao menor dano mecânico.
- Formação de placas senis e emaranhados neurofibrilares em células cerebrais na doença de Alzheimer.
- Alguns tipos de cardiomiopatia associada ao acúmulo excessivo de FP.
Esperamos que nosso artigo tenha respondido a todas as suas dúvidas.
