thumb|upright|Células de madeira em crescimento num choupo, mostrando microfilamentos (a verde) e núcleos celulares (a vermelho) Em biologia, um filamento proteico é uma longa cadeia de monómeros de proteína, tais como os encontrados no cabelo, no músculo ou nos flagelos. Os filamentos proteicos unem-se para formar o citoesqueleto da célula. Estão frequentemente agrupados em feixes para fornecer suporte, força e rigidez à célula. Quando os filamentos estão compactados, conseguem formar três partes celulares diferentes. As três classes principais de filamentos proteicos que compõem o citoesqueleto incluem: filamentos de actina, microtúbulos e filamentos intermédios.
Tipos celulares
Microfilamentos
Comparados com as outras partes do citoesqueleto, os microfilamentos contêm os filamentos mais finos, com um diâmetro de aproximadamente 7 nm. Os microfilamentos são parte do citoesqueleto e são compostos por uma proteína chamada actina. Duas cadeias de actina entrelaçadas formam uma estrutura filamentosa que permite o movimento de proteínas motoras. Os microfilamentos podem ocorrer na forma monomérica de actina-G ou na forma filamentosa de actina-F. Os microfilamentos são importantes no que diz respeito à organização geral da membrana plasmática. Os filamentos de actina são considerados tanto helicoidais como flexíveis. São compostos por vários monómeros de actina encadeados, o que contribui para a sua flexibilidade. Encontram-se em vários locais do corpo, incluindo microvilosidades, anéis contráteis, fibras de tensão, córtex celular, etc. Num anel contrátil, a actina tem a capacidade de ajudar na divisão celular, enquanto no córtex celular pode ajudar na integridade estrutural da célula.
Polimerização de Microfilamentos A polimerização dos microfilamentos divide-se em três etapas. A etapa de nucleação é a primeira, sendo a etapa limitante e a mais lenta do processo. A elongação é a etapa seguinte, consistindo na adição rápida de monómeros de actina em ambas as extremidades (mais e menos) do microfilamento. A etapa final é o estado de equilíbrio (steady state). Neste estado, a adição de monómeros igualará a subtração de monómeros, fazendo com que o microfilamento deixe de crescer. Isto é conhecido como a concentração crítica de actina. Existem várias toxinas conhecidas por limitar a polimerização da actina. A citocalasina é uma toxina que se liga ao polímero de actina, impedindo que este se ligue a novos monómeros de actina. A actina originalmente ligada ao polímero continua a abandonar o microfilamento, causando a despolimerização. A faloidina é uma toxina que se liga à actina, bloqueando o filamento no lugar. Os monómeros não são adicionados nem abandonam este polímero, o que causa a estabilização da molécula. A latrunculina é semelhante à citocalasina, mas é uma toxina que se liga aos monómeros de actina, impedindo a sua adição ao polímero de actina. Isto causará a despolimerização do polímero de actina na célula.
Proteína Motora Baseada em Actina - Miosina thumb|Esta é uma representação da decomposição de um microfilamento numa fibra muscular. Mostra as diferentes zonas e discos dentro do sarcolema desta fibra muscular. Existem várias proteínas diferentes que interagem com a actina no corpo. No entanto, um dos tipos mais famosos de proteínas motoras é a miosina. A miosina liga-se a estas actinas, causando o seu movimento. Este movimento da miosina ao longo do microfilamento pode causar contração muscular, associação à membrana, endocitose e transporte de organelos. O microfilamento de actina é composto por três bandas e um disco. A banda A é a parte da actina que se ligará à miosina durante a contração muscular. A banda I é a parte da actina que não está ligada à miosina, mas que ainda assim se moverá durante a contração muscular. A zona H é o espaço entre duas actinas adjacentes que encolherá quando o músculo começa a contrair. O disco Z é a parte do microfilamento que caracteriza o fim geral de cada lado do sarcómero, uma unidade estrutural de uma miofibrilha.
Proteínas que Limitam os Microfilamentos Estes microfilamentos têm o potencial de ser limitados por vários fatores ou proteínas. A tropomodulina é uma proteína que tapa as extremidades dos filamentos de actina, conferindo estabilidade geral à estrutura. A nebulina é outra proteína que se pode ligar aos lados da actina, impedindo a ligação da miosina. Isto causa a estabilização da actina, limitando a contração muscular. A titina é outra proteína, mas liga-se à miosina em vez de ao microfilamento de actina. A titina ajuda a estabilizar a contração e a estrutura miosina-actina.
Microtúbulos thumb|178x178px|Uma célula humana mostrando o componente de tubulina do citoesqueleto a verde e o núcleo a vermelho. A coloração azul representa uma única proteína citoplasmática.
Os microtúbulos são o maior tipo de filamento do citoesqueleto, com um diâmetro de 25 nm. Um único microtúbulo consiste em 13 microfilamentos lineares. Ao contrário dos microfilamentos, os microtúbulos são compostos por uma proteína chamada tubulina. A tubulina consiste em dímeros, denominados "αβ-tubulina" ou "dímeros de tubulina", que se polimerizam para formar os microtúbulos. Estes microtúbulos são quantificados estruturalmente em três grupos principais: singuletos, dupletos e tripletos. Os singuletos são estruturas de microtúbulos que se encontram no citoplasma. Os dupletos são estruturas encontradas nos cílios e flagelos. Os tripletos encontram-se nos corpos basais e centríolos. Existem duas populações principais destes microtúbulos. Existem microtúbulos instáveis de curta duração que se montam e desmontam rapidamente. A outra população são os microtúbulos estáveis de longa duração. Estes microtúbulos permanecem polimerizados por períodos de tempo mais longos e podem ser encontrados em flagelos, glóbulos vermelhos e células nervosas. Os microtúbulos desempenham um papel significativo na organização de organelos e vesículas, no batimento de cílios e flagelos, na estrutura de células nervosas e glóbulos vermelhos, e no alinhamento/separação de cromossomas durante a mitose e a meiose.
Orientação nas Células Quando uma célula está no processo de interfase, os microtúbulos tendem a orientar-se todos da mesma forma. A sua extremidade carregada negativamente estará próxima do núcleo da célula, enquanto a sua extremidade positiva estará orientada para longe do corpo celular. O corpo basal encontrado dentro da célula ajuda o microtúbulo a orientar-se desta forma específica. Nas células mitóticas, observa-se uma orientação semelhante, pois a extremidade carregada positivamente estará orientada para longe da célula, enquanto a extremidade carregada negativamente estará voltada para o Centro Organizador de Microtúbulos (MTOC). A extremidade positiva destes microtúbulos ligar-se-á ao cinetocoro no cromossoma, permitindo a divisão celular quando aplicável. As células nervosas tendem a ser diferentes destas outras duas formas de orientação. Num axónio de uma célula nervosa, os microtúbulos organizam-se com a sua extremidade carregada negativamente em direção ao corpo celular e a extremidade carregada positivamente para longe dele. No entanto, nas dendrites, os microtúbulos podem ter uma orientação diferente: a extremidade carregada positivamente pode estar voltada para o corpo celular, mas a sua extremidade carregada negativamente estará provavelmente longe dele.
Fármacos que Perturbam os Microtúbulos A colquicina é um exemplo de um fármaco conhecido por ser utilizado como inibidor de microtúbulos. Liga-se tanto à α como à β tubulina nos dímeros dos microtúbulos. Em baixas concentrações, isto pode causar a estabilização dos microtúbulos, mas em altas concentrações pode levar à despolimerização. O taxol é outro fármaco frequentemente utilizado no tratamento do cancro da mama através do alvo nos microtúbulos. O taxol liga-se à lateral de um túbulo e pode levar à interrupção da divisão celular.
Papel na Divisão Celular thumb|198x198px|Esta imagem ajuda a ilustrar o papel que os microtúbulos desempenham na divisão celular. Nesta imagem de fluorescência, os microtúbulos estão realçados a verde e podem ser vistos a ajudar a separar as células.
Existem três tipos principais de microtúbulos envolvidos na divisão celular. Os microtúbulos astrais são aqueles que se estendem do centrossoma em direção ao córtex celular. Podem ligar-se à membrana plasmática através de depósitos de marcos corticais. Estes depósitos são determinados através de sinais de polaridade, fatores de crescimento e diferenciação, ou contactos de adesão. Os microtúbulos polares estendem-se em direção ao meio da célula e sobrepõem-se ao equador onde a célula se está a dividir. Os microtúbulos do cinetocoro estendem-se e ligam-se ao cinetocoro nos cromossomas, auxiliando na divisão da célula. Estes microtúbulos ligam-se ao cinetocoro pela sua extremidade positiva. A NDC80 é uma proteína encontrada neste ponto de ligação que ajuda na estabilização desta interação durante a divisão celular. Durante o processo de divisão celular, o comprimento total do microtúbulo não muda. No entanto, produz um efeito de "passadeira rolante" (treadmilling) que pode causar a separação destes cromossomas.
Filamentos intermédios thumb|left|Células estaminais neurais humanas coradas para Sox2, a verde, e vimentina, a vermelho. A vimentina é um tipo III de proteína de filamento intermédio (IF).
Os filamentos intermédios fazem parte da estrutura do citoesqueleto encontrada na maioria das células eucarióticas. Um exemplo de um filamento intermédio é um neurofilamento. Eles fornecem suporte para a estrutura do axónio e são uma parte importante do citoesqueleto. Os filamentos intermédios têm um diâmetro médio de 10 nm, que é menor que o dos microtúbulos, mas maior que o dos microfilamentos. Estes filamentos de 10 nm são compostos por cadeias polipeptídicas, que pertencem à mesma família dos filamentos intermédios. Os filamentos intermédios não estão envolvidos no movimento direto das células, ao contrário dos microtúbulos e microfilamentos. Os filamentos intermédios podem desempenhar um papel na comunicação celular num processo conhecido como "crosstalk" (intercomunicação). Esta intercomunicação tem o potencial de ajudar na mecano-deteção. Esta mecano-deteção pode ajudar a proteger a célula durante a migração celular dentro do corpo. Também podem ajudar na ligação da actina e dos microtúbulos ao citoesqueleto, o que levará ao eventual movimento e divisão das células. Por último, estes filamentos intermédios têm a capacidade de ajudar na permeabilidade vascular através da organização de junções de aderência contínuas por meio da reticulação de plectina.
Classificação dos Filamentos Intermédios Os filamentos intermédios são compostos por várias proteínas, ao contrário dos microfilamentos e microtúbulos que são compostos principalmente por actina e tubulina. Estas proteínas foram classificadas em 6 categorias principais com base nas suas características semelhantes. Os filamentos intermédios de Tipo 1 e 2 são aqueles compostos por queratinas, e encontram-se principalmente em células epiteliais. Os filamentos intermédios de Tipo 3 contêm vimentina. Podem ser encontrados numa variedade de células que incluem células musculares lisas, fibroblastos e glóbulos brancos. Os filamentos intermédios de Tipo 4 são os neurofilamentos encontrados nos neurónios. Podem ser encontrados em muitos axónios motores diferentes, suportando estas células. Os filamentos intermédios de Tipo 5 são compostos por laminas nucleares que podem ser encontradas no invólucro nuclear de muitas células eucarióticas. Ajudam a montar uma rede ortogonal nestas células na membrana nuclear. Os filamentos intermédios de Tipo 6 estão envolvidos com a nestina, que interage com as células estaminais do sistema nervoso central.
Referências
Categoria:Estrutura das proteínas Categoria:Proteínas