Artículo para comentar en clase semana del 7 al 11 de marzo
http://www.nature.com/nrm/journal/v11/n9/pdf/nrm2957.pdf
Lecturas de apoyo para este tema en ingles:
http://www.biologia.arizona.edu/cEll/tutor/cyto/page1.html
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/C/Cytoskeleton.html
http://www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/122410272/PDFSTART
Lecturas de apoyo para este tema en español:
http://www.bolivar.udo.edu.ve/biologia/Citoesqueleto.htm
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El citosol y el citoesqueleto
El Citoesqueleto
El citoesqueleto constituye como su nombre indica el armazón interior de la célula. Está formado por una red tridimensional de fibras que se extienden por todo el citoplasma. A través de su unión a la membrana plasmática y a los orgánulos internos, proporciona un andamiaje que favorece la estructuración espacial y la organización funcional de la célula. Además de su función principal en el establecimientos de la forma celular y de conferir propiedades mecánicas a la célula: resistencia a la deformación mecánica, rigidez estructural, flexibilidad, las diferentes fibras que constituyen el citoesqueleto, junto con multitud de las proteínas asociadas (proteínas estructurales, de enlace, de control de ensamblaje, motoras), influencia un amplio rango de distintos procesos celulares, incluyendo la migración celular, la contracción muscular, el movimiento intracelular de vesículas y orgánulos, así como en la división celular. El citoesqueleto actúa pues siendo tanto como el esqueleto y el “músculo” de la célula. El citoesqueleto participa también en la formación de los tejidos del organismo a través de su participación en la formación de diferentes tipos de uniones celulares que mantienen las células unidas en los tejidos, así como en la unión de las células a la matriz extracelular. Una característica muy importante del citoesqueleto es que es una entidad muy dinámica, en constante cambio tanto a lo largo de toda la longitud de la célula o en ciertas sublocalizaciones específicas de la misma. Además, la configuración o disposición espacial de esta compleja red citoesquelética puede ser modulada por estímulos internos en la célula o ambientales extracelulares, lo que permite realizar a la célula en todo momento un ajuste arquitectónico citoesquelético de importancia fundamental para su adaptabilidad a las constantes demandas fluctuantes internas y del ambiente exterior.
Las fibras que componen el citoesqueleto de las células animales están formadas por tres clases de filamentos que son polímeros de proteínas: microfilamentos (filamentos de Actina), filamentos intermedios, y microtúbulos; en orden creciente de diámetro de fibra, cada uno de los cuales tiene un conjunto diferente de organización estructural y por lo tanto funcional. Es frecuente que los tres componentes trabajan juntos para aumentar la integridad estructural y la forma celular, así como la motilidad de la célula y de los orgánulos citoplasmáticos. Cada filamento está formado de un polímero de subunidades ensambladas, el cual sufre un ensamblaje-desensamblaje regulado, dando a la célula la flexibilidad necesaria para construir o retirar estructuras especializadas en cuanto es necesario.
Microtúbulos
Los microtúbulos forman parte del citoesqueleto celular, estructuralmente son tubos cilíndricos huecos con un diámetro de unos 25 nanometros (nm) y una longitud variable de 25-200 μm (micras). La pared del tubo está construida con una proteína globular llamada Tubulina, un heterodímero que consiste en dos subunidades polipeptídicas diferentes llamadas alfa-tubulina y beta-tubulina que constituyen la unidad básica del microtúbulo llamada protómero.
Estructura de los Microtúbulos Los microtúbulos forman parte del citoesqueleto celular, estructuralmente son tubos cilíndricos huecos con un diámetro de unos 25 nanometros (nm) y una longitud variable de 25-200 micras. La pared del tubo está construida con una proteína globular llamada tubulina, un heterodímero que consiste en dos subunidades polipeptídicas diferentes llamadas alfa-tubulina y beta-tubulina que constituyen la unidad básica del microtúbulo llamada protómero.
La pared del microtúbulo está construida con 13 protofilamentos construidos por protómeros. Un rasgo muy importante de los microtúbulos es su comportamiento dinámico, son capaces de crecer aumentando su longitud añadiendo nuevos protómeros en los extremos del tubo. En uno de los extremos la polimerización (una reacción que requiere hidrólisis de GTP) de protómeros (los dímeros de αβ-tubulina) es más rápida, por ello ese extremo es llamado polo más, o terminal (+) del microtúbulo, que en el otro denominado polo llamado entonces terminal menos, o extremo (-). El extremo (+) termina con subunidades de β-tubulina y el extremo menos (-) con α-tubulina. Esta polaridad del microtúbulo tiene además su reflejo a nivel molecular y celular, los extremos más (+) apuntan y terminan en la periferia de la célula y los extremos menos (-) hacia el centro cerca del núcleo, hacia el Centrosoma, que constituye el principal centro de organización de los microtúbulos en la célula eucariota animal (abreviadamente MTOC, del inglés Microtubule Organizating Center)
Esta polaridad de los filamentos microtubulares da origen a una superficie polarizada (direccional), repetida y regular en los heterodimeros de tubulina. Lo cual permite que además de proporcionar un andamiaje para determinar la forma celular, los microtúbulos constituyan también un conjunto de vías con una dirección definida por donde se pueden mover distintos orgánulos celulares (mitocondrias, vesículas de secreción, lisosomas, etc…) portados por diferentes proteínas motoras que caminan a lo largo de la superficie de esas vías marcadas en el microtúbulo.
Un aspecto esencial de los microtúbulos (al igual que los microfilamentos o filamentos de Actina) es que son estructuras muy dinámicas que están continuamente ensamblando y desensamblando en la célula. Este continuo cambio se debe a que los microtúbulos exhiben dos fenómenos dinámicos intrínsecos que son importantes para su funcionalidad celular: el recambio rotatorio (en inglés treadmilling) la ganancia de subunidades de αβ-tubulina en un extremo y la perdida en el otro y inestabilidad dinámica, oscilaciones rápidas de alargamientos y acortamientos de los microtúbulos. El balance de alargamiento y de encogimiento depende si el GTP está unido a la β tubulina en el terminal “más” (+) o si ha sido hidrolizado a GDP.
La polimerización de protómeros de tubulina en los microtubulos requiere de la hidrólisis de GTP en GDP + Pi. Los protómeros de αβ tubulina interaccionan entre si para formar el protofilamento, los cuales se asocian lateralmente para formar el microtúbulo. Por otra parte un gran número de proteínas influencia el ensamblaje y estabilidad de los microtúbulos y sus asociaciones con otras proteínas. Estas proteínas son colectivamente llamadas proteínas asociadas a los microtúbulos o MAPs: al unirse a los microtubulos tienen una influencia decisiva en el tipo de estructuras que los microtúbulos van a formar en la célula.
El centrosoma y la organización de los microtúbulos en la célula
La polaridad celular que incluye a organización de los organelos celulares, la dirección del tráfico de membranas, y la orientación de los microtúbulos se encuentra determinada por los centros organizadores de microtúbulos MTOC (del inglés Microtubule Organizing Center). La mayoría de las células animales en interfase tienen un único MTOC en el centrosoma a partir del cual los microtúbulos citosólicos radian. Los MTOC organizan la disposición de microtúbulos en el citosol de la célula principalmente a través de su influencia en el ensamblaje de los microtubulos favoreciendo el proceso de nucleación, que funciona como una siembra de “una semilla” que ceba el ensamblaje de un nuevo microtúbulo y en el anclaje de los mismos al MTOC y su liberación de los microtubulos al citosol cuando es necesario.
En una célula animal en interfase, los terminales o extremos “menos” (-) de la mayoría de los microtúbulos citoplasmáticos irradian a partir de un centro de organización de los microtúbulos, MTOC. Los terminales menos (-) de los microtubulos se encuentran generalmente embebidos en un MOTC, mientras que el terminal “mas” (+) son localizados cerca de la membrana plasmática. En los microtúbulos en flagelos y cílios tienen sus extremos (-) continuos con el cuerpo basal, que actúa como MTOC para esta estructura. Cuando una célula entra en mitosis la red de tubos citoplasmática se reordena formando el huso mitótico. El extremo (-) de todos los microtúbulos del huso apuntan hacia unos de los dos centrosomas (que actúan como MTOCs) o polos como se denominan a estos en las células en mitosis. En las células nervisosas, los extremos (+) de todos los microtubulos axonales están orientados hacia la base el axón, pero los microtúbulos de las dendritas tienen polaridades mezcladas.
Apéndices de motilidad: Cilios y Flagelos
Los cilios (singular cilium) y los flagelos (singular flagelum) son prolongaciones de la membrana plasmática construidas por microtúbulos que actúan como apéndices locomotores siendo los responsables del movimiento exhibido por varios tipos de células eucariotas.
Cilios: Estructura y función La estructura fundamental tanto de los cilios como de los flagelos es el axonema, que forma el cuerpo central de estos, y está constituido por microtúbulos y proteínas asociadas. El axonema contiene un conjunto de 9 dobletes de microtúbulos exteriores que rodean un par de microtúbulos centrales disponiéndose así en un patrón de organización característico de “9+2”. Los dobletes exteriores tiene un microtúbulo (filamento A) completo con 13 protofilamentos y uno incompleto (filamento B) constituido solamente por 10 u 11 protofilamentos unidos al microtúbulo A. Los microtúbulos periféricos están unidos unos a otros por brazos formados por una proteína llamada apropiadamente Nexina, y al par central a través de espinas radiales. Por otra parte, una proteína motora (que convierte la energía de hidrólisis de ATP->ADP+Pi en trabajo mecánico) llamada de la familia de la Dineína llamada dineína axonémica está unida al filamento A por dos brazos, con su dominio motor expuesto al filamento B. La actividad motora de esta Dineína axonémica es la responsable de la curvatura del flagelo dirigiendo el batido de cilios y flagelos por los que constituye algo así “el músculo” del axonema.
Los extremos menos (-) de los microtúbulos del axonema están unidos al cuerpo basal situado en el citoplasma que tiene una estructura similar al centríolo (llamado por ello procentriolo) con nueve tripletes de microtúbulos. El cuerpo basal tiene la misma organización que los centríolos, y actúa como un MTOC en la formación del axonema. Cada uno de los dobletes de los microtubulos exteriores (filamentos A y B) del axonema está formado por la extensión de los microtubulos presentes en los tripletes del cuerpo basal, el filamento C de este no continua en el axonema. Por lo tanto, los cuerpos basales sirven tanto para iniciar el crecimiento de los microtúbulos del axonema, como para anclar los cilios, y los flagelos a la superficie celular. Entre el axomena y el cuerpo basal existe una zona de transición.
Tipos de Cilios
Los cilios pueden aparecer por cientos en una célula, con un tamaño 0.4 micras en diámetro y con 2-10 micras de largo. El movimiento de batida de cada cilio y flagelo individual se producen por el deslizamiento de los dobletes externos de microtúbulos uno respecto al otro, impulsados por la actividad motora (dependiente de la hidrólisis de ATP) de la Dineína axonémica. Los cilios baten con un movimiento coordinado de atrás adelante (a la manera de un látigo), movimiento que consigue que la célula se mueva a través del fluido o bien el fluido se desplace sobre la superficie de la célula. Por ejemplo, el movimiento de cientos de cilios situados en la superficie de la célula de algunos protozoos (e.g. protozoos del género Paramecium) son los responsables tanto de la motilidad en el fluido como del barrido y desplazamiento hacia su cavidad oral de las partículas alimenticias. Una función importante de los cilios en los animales es el movimiento de los fluidos extracelulares y del mucus sobre las capas de las células epiteliales orientadas hacia un lumen. Un buen ejemplo de ello viene dado por las células ciliares que recubren el tracto respiratorio, que lo limpian de mucus y polvo, un proceso llamado aclaración mucociliar. Las células de los ventrículos del cerebro dotadas de cilios “9+2” favorecen el flujo del fluido cebroespinal. Existen otros cilios especiales llamados cilios nodales y primarios que tienen un axonema con una ordenación “9+0”, por lo que no tienen el par central de microtúbulos. Los cilios nodales se encuentran en el nodo embrionario de los vertebrados, en una unidad por célula, y tienen a diferencia de los cilios “9+2” un movimiento rotatorio que genera un movimiento del fluido extraembrionario (llamado flujo nodal) dirigido o sesgado hacia la izquierda, flujo que está implicado en el establecimiento de la asimetría derecha-izquierda en el embrión. El daño en el funcionamiento de estos cilios nodales se manifiesta en forma de diferentes tipos de defectos de asimetría izquierda-derecha en la posición del corazón hígado, estomago y bazo en el organismo humano. Por ejemplo en individuos humanos con defecto situs inversis totalis, muestran invertida la asimetría izquierda-derecha de esos órganos a modo de una imagen especular con respecto a los individuos “normales” (situs solitus). Por otra parte, los cilios primarios son no motiles, son pequeños (0.2 μm en diámetro y 0.5 μm en longitud), y se encuentran como una única unidad en la mayoría de las células epiteliales y células estromales de los mamíferos, con la única excepción de las células diferenciadas de origen mieloide o linfoide. Recientemente se ha revelado que el cilium primario es un organelo con una función esencialmente sensorial, mutaciones que dañan el cilum primario están asociadas con una amplio espectro de enfermedades (policistosis del riñon, malformaciones esquelética, daño hepático y pancreático, defectos de desarrollo etc…). Así, los cilios realizan pues funciones que no están restringidas a la motilidad sino que al sobresalir de la superficie celular, pueden actuar como “antenas” para recibir señales del espacio extracelular, a través de receptores y canales iónicos situados en la membrana axonémica. La información recibida puede ser convertida en una cascada de señalización que se inicia en el compartimiento ciliar y traducida al cuerpo celular, donde se pone en marcha una respuesta fisiológica adecuada. Por ejemplo en el riñón el flujo produce la curvatura pasiva de los cilios de las células renales que sirve para la mecanodetección del flujo de fluido extracelular.
Flagelos
Los flagelos se presentan en solo uno o dos por célula, con la misma organización estructural que los cilios se diferencian de los flagelos en su longitud con un axonema de 0.4 (μm) micras de diámetro y 100-200 micras (μm) de longitud y en que su batido que es ondulatorio; son los responsables de la locomoción de varios tipos de protozoos y de gametos (e.g. espermatozoides). Los espermatozoides usan su único flagelo para moverse por el tracto reproductivo de la hembra en busca del óvulo.
Filamentos intermedios
Filamentos intermedios
Los filamentos intermedios (FI) constituyen el principal elemento estructural de la célula animal. Los filamentos intermedios tiene un rango de diámetro de fibra de 8-10 nanómetros (nm), el cual es intermedio (de ahí su nombre) entre el diámetro de los otros dos elementos principales del citoesqueleto, los filamentos de Actina (de unos 7 nm) y los microtúbulos (de unos 25 nm). Tienen una longitud variable de varias micras. A diferencia de los microtúbulos y microfilamentos, los cuales están formados por proteinas globulares (la Tubulina y Actina respectivamente) los filamentos intermedios están constituidos por la polimerización de diferentes tipos de proteínas, que tienen en común el tener una forma fibrosa alargada, con una cabeza, una región (dominio alfa helicoidal) central en forma de bastón que está involucrado en la polimerización, y una cola.
Tipos de Filamentos Intermedios
Las proteínas que forman los Filamentos Intermedios reciben diferentes nombres, citoqueratinas, vimentinas, desminas, proteína acídica fibrilar glial, neurofilamentos, laminas dependiendo del tipo celular en la que se localizan. Así se han descrito cinco diferentes tipos de filamentos intermedios:
Tipo I y II
Constituidos por queratina ácida, y queratina básica respectivamente. Son producidos por diferentes tipos de células epiteliales (vejiga, piel, uñas, etc…. )
Se encuentran en diferentes variedades de células. Cada uno es único a cada tipo de célula y son usados para identificar el tejido que contiene aquel tipo de célula. La Vimentina se encuentra en fibroblastos, células endoteliales y leucocitos. La Desmina en el músculo conectando los discos Z en el sarcómero, así como comentando los desmosomas en las uniones especializadas en el músculo cardiaco. El factor acídico fibrilar glial en astrocitos y otros tipos de células gliales en el sistema nervioso central. Periferina en fibras nerviosas periféricas. El FI llamado Vicentina se encuentra en células derivadas del mesodermo: fibroblastos, células endoteliales y glóbulos rojos.
Se incluyen en este tipo neurofilamentos de tipo L (ligeros), M, (Medianos) o H (alto) peso molecular. Los neurofilamentos están unidos por la proteína plectina que forma puentes cruzados o entrecruzamientos entre los neurofilamentos y los microtúbulos. Este entrecruzamiento añade tensión y espaciamiento entre las fibras. Otro ejemplo de esta clase de filamento intermedio es la internexina, encontrada en neuronas.
Las lamininas están localizadas en el núcleo justo debajo la envuelta nuclear formando el apoyo filamentoso de la lámina nuclear. En la evolución es probable que fuera el primer FI en aparecer. Las lamininas son vitales para la reformación de la envuelta nuclear después de la división celular. Así, sufren fosfoliración al comienzo de la profase en Mitosis, lo que causa su desensamblaje y la desestructuración de la envuelta nuclear. En la telofase el grupo fosfato es retirado y la laminina se puede volver a ensamblar alrededor de los cromosomas debajo de la membrana de cada una de las membranas nucleares internas de las células hijas.
La nestina en las células madres del sistema nervioso central. En el citoplasma, uno, dos o más tipos de cadenas de FI proteínas pueden polimerizar en el citoesqueleto de 10 nm de diámetro.
Ensamblaje de los Filamentos Intermedios
El ensamblaje de los filamentos intermedios de 10 nm se realiza de manera jerárquica. La unidad básica y esencial para construir el FI es el dímero. En primer lugar, dos monómeros a través de su domino alfa helicoidal central se arrollan uno alrededor del otro en una estructura de espiral enrollada (coiled-coil en inglés) para formar un dímero. Los extremos terminales se encuentran alineados en el dímero, cabeza con cabeza y cola con cola. A continuación, los dímeros se asocian en una manera escalonada y antiparalela (cabeza con cola) para formar tetrámeros. Los tetrámeros se asocian extremo con extremo para formar protofilamentos (o protofibrilla) y lateralmente para formar el filamento. En el protofilamento las cabezas y colas de proyectan hacia fuera. Cada filamento contiene aproximadamente ocho protofilamentos enrollados uno alrededor del otro en una estructura a modo de cuerda. En promedio ocho de tales tetrámeros (un total de 32 monomeros) se combinan lateralmente para formar una estructura cilíndrica conocida como un filamento unidad, con un diámetro aproximado de 16 nm. Estos filamentos unidad se unen final con final y a través de un proceso de compactación se ensamblan finalmente en un filamento helicoidal maduro de 10 nm de diámetro. Cada filamento contiene aproximadamente ocho protofilamentos enrollados uno alrededor del otro en una estructura a modo de cuerda. La principal función asumida por los filamentos intermedios es la absorber el estrés mecánico y constituir un mecanismo de integración del citoesqueleto entero Funciones de los Filamentos Intermedios
La función principal de los microfilamentos es la de otorgar soporte estructural y de tensión a la célula, así como y la capacidad de resistir a diferentes tipos de estreses, participan también en la formación desmosomas y hemidesmosomas un tipo de unión célula a célula y de unión célula-matriz extracelular respectivamente. Los desmosomas están formados por dos placas situadas en las células adyacentes (conteniendo desmoplaquina y otras proteínas) que son conectadas extracelularmente por proteínas adhesivas llamada E-cadherinas. Los filamentos intermedios se unen a las placas formando bucles que terminan dispersándose en el citoplasma, lo que hace que las dos células queden unidas estructuralmente proporcionando estabilidad mecánica al tejido. En los hemidesmosomas solo hay una placa en juego (de ahí reciben su nombre, del griego hemi) los filamentos intermedios están pegados (adheridos) a una placa (igual que en los desmosomas) a cual se encuentra unida a las moléculas de integrina que conectan con la matriz extracelular.
Microfilamentos
Los microfilamentos son los filamentos más finos del citoesqueleto con unos 7 nm (nanómetros) de diámetro. Están formados por la polimerización de una proteína contráctil globular llamada Actina, la cual es una de las proteínas más abundantes de la célula. En su forma no polimerizada recibe el nombre de Actina G de globular, mientras que en su forma polimerizada formando los microfilamentos se denomina Actina F.
Formación de los Microfilamentos El ensamblaje de los Microfilamentos ocurre de manera secuencial, los monomeros de Actina G, se unen para formar primero un dimero, y entonces un trimero, el cual actúa como núcleo cebador de la polimerización de más monómeros de actina G en filamentos de Actina F). Al igual que la Tubulina, la Actina requiere de un nucleosido trifosfato para su polimerización en este caso ATP. Después que una molécula de Actina se incorpora en el filamento, el grupo fosfato γ del ATP es hidrolizado rápidamente por la Actina para dar ADP+Pi. Los filamentos están polarizados con un extremo de crecimiento más rápido llamado por ello polo o terminal más (+) y el más lento llamado menos(-).
Una característica muy importante que dota a los filamentos de Actina de una es que puede encontrar asociada a multitud de proteínas en las células que le confieren versatilidad funcional que no tienen el resto de las fibras del citoesqueleto (microtúbulos y microfilamentos). Las proteínas asociadas a la Actina se clasifican en:
.-Proteínas estructurales y reguladoras: este grupo de proteínas asociadas pueden afectar al ensamblaje y desensamblaje de los filamentos de Actina, afectando los procesos de alargamiento (polimerización) y de acortamiento (despolimerización) de los filamentos. Por ejemplo la unión de la proteína profilina de otras proteínas a los extremos de los microfilamentos estabiliza los microfilamentos contra la despolimerización, mientras que la union de proteínas a los monomeros de actina G inhibe la polimerización. Otras proteínas favorece la formación de redes de filamentos. Así, un complejo de proteínas llamado Arp2/3 es capaz de unirse a un filamento de Actina F madre e iniciar (al servir como un nuevo centro de nucleación) el crecimiento de un nuevo filamento hijo con un ángulo de 70 ºC en relación al filamento madre. De este modo se forman redes de ramificadas de actina.
Otras proteínas tiene múltiples funciones al asociarse a la actina, por ejemplo un complejo proteico llamado ADP/cofilina es por una parte un factor de despolimerización de los filamentos de actina, al aumentar tanto la tasa de disociación de monomeros del extremo (-) del microfilamento como al secuestro de los monomeros, lo que impiden que estos están disponibles para la polimerización, y por otra el complejo ADP/cofilina pero también capaz de unirse y de escindir los filamentos de actina creando nuevos extremos (+), que pueden comenzar a crecer de nuevo.
En el sarcómero un complejo de proteínas Tropomiosina y Troponina se asocia con los filamentos de actina, siendo esta asociación fundamental en el control de la contracción muscular.
.-Proteínas enlazantes: que permiten la unión de los filamentos de actina entre si para formar haces. El entrecruzamiento de los filamentos de actina puede ser más o menos fuerte de manera paralela o antiparalela. En los músculos estriados, los filamentos de Actina son organizados por unión a la alfa-actinina (la unión cruzada entre los filamentos promovida por la actinina separa a estos unos 40nm). En las microvillosidades de las células epiteliales, la proteína encargada de entrecruzar los filamentos de actina es la proteína fimbrina alcanzándose una separación de 10 nm entre los mismos.
.-Proteínas motoras. Al asociarse con los filamentos de actina sirvan para obtener motilidad, contracción y cambios en la forma celular. A través de su paseo por los microfilamentos, también sirven para llevar diferentes macromoléculas y orgánulos celulares de una localización a otra del citoplasma. La Miosina es la principal proteína motora asociada con los filamentos de actina para generar contracción tanto en células no musculares como musculares.
Función de los Microfilamentos
Diferentes funciones de los Microfilamentos en la célula eucariota:
.- Contracción celular, movimiento citoplasmático de vesículas La célula eucariota utiliza los filamentos de Actina para crear diferentes tipos de movimiento, desde el proceso de movimiento que lleva asociado el proceso intrínseco ensamblaje-desensamblaje de filamentos de actina hasta la formación de haces y redes de haces de complejos actina-Miosina contráctiles. La asociación de filamentos de actina con proteínas motoras de la famila Miosina permite la generación de diferentes tipos de movimientos celulares. Así, formando complejos con proteína motora Miosina II, permite el movimiento relativo de filamentos de actina un proceso fundamental de la contracción muscular, y en la formación de un anillo contráctil requerido en la citocinesis (la ruptura del citoplasma al final de la mitosis para dar lugar a dos células hijas). Por otra parte, la asociación de los filamentos de actina con la proteína motora Miosina I, el transporte de vesículas a través del “paseo” de la miosina con su cargo sobre el filamento de actina, o el movimiento relativo de la membrana y el filamento de actina durante la migración celular.
.- # Migración celular La migración celular es un proceso central en el desarrollo y mantenimiento de la organización multicelular.
La células eucariotas son capaces de llevar a cabo movimiento de translocación sobre una superficie. Este tipo de movimiento representa la forma más básica de locomoción celular, empleada por varios tipos de células, desde el movimiento de protozoos (e.g. amebas), la migración de las células embrionarias durante el desarrollo embrionario, o en la invasión de los tejidos por los glóbulos blancos (leucocitos) para combatir una infección, la migración de las células implicadas en la cicatrización de las heridas, y la propagación de de las células cancerosas durante la metástasis. Es necesaria también durante la fagocitosis, o extensión de de diversas prolongaciones durante el desarrollo del sistema nervioso. Todas estas actividades celulares migratorias están basadas en la actividad del citoesqueleto de actina. El proceso de migración o locomoción celular de arrastre como también se le denomina resulta de la coordinación del movimiento generado en diferentes partes de la célula se realiza un ciclo coordinado de movimientos en el que pueden identificarse tres pasos: extensión en primer lugar de unas protuberancias que reciben distintos nombre según su forma pseudópodos, lamelipodios, microespinas o filipodios en el borde delantero de las células. Los pseudopodos (del griego pseudo, falso y podos, pies, literalmente falsos pies) son las extensiones celulares que son utilizadas por los macrófagos la fagocitosis de diferentes materiales (e.g una bacteria) o en movimiento de las amebas sobre una superficie. Los lamelipodios son extensiones más anchas laminares observadas del borde apical de los fibroblastos en migración. En segundo lugar durante la migración estas extensiones son adheridas o fijadas al sustrato de la célula que migra. Finalmente el borde posterior de la célula se disocia del sustrato y se retrae hacia el cuerpo celular. El ciclo de extensión, fijación y retracción se repite continuamente, y la célula avanza arrastrándose por el sustrato. Todo este ciclo de movilidad celular está en el ensamblaje-desensamblaje regulado de los filamentos de actina, aunque también participan los otros elementos del citoesqueleto: microtúbulos y microfilamentos.
.-Formación de protuberancias superficiales especializadas La superficie de la mayoría de las células tienen protuberancias o extensiones que intervienen en el movimiento celular, la fagocitosis o en funciones especializadas básicas tales como la absorción de nutrientes. La mayoría de estas extensiones superficiales se basan en filamentos de Actina, que están organizados en haces o redes relativamente estables.
Las protuberancias de la superficie celular en cuya organización intervienen los filamentos de actina mejor caracterizadas son las microvellosidades, extensiones digitiformes de la membrana plasmática que son particularmente abundantes en la superficie de las células implicadas en la absorción de nutrientes, como las células epiteliales que tapizan el intestino. Los millares de microvellosidades por célula intestinal forman una capa sobre la superficie apical denominada borde en cepillo que aumenta de 10 a 20 veces la superficie útil de absorción de material nutritivo. Por otra parte los estereocilios son unas microvellosidades especializadas de las células auditivas del oído, siendo los responsables de la audición mediante la detección de las ondas sonoras. Los filamentos de Actina se encuentra mayoritariamente concentrada justo por debajo de la membrana celular, forman parte de protuberancias citoplasmática duraderas (espinas, microvilli, esterocilios) o transitorias (pseudopodos, lamelipodos, microespinas o filipodos), y participa en uniones célula-célula (banda o cinturón de adhesión) o célula-matriz extracelular (uniones de adherencia), así como en la traducción de señales del exterior celular. Microespinas, microvilli y estereocilios están construidos por haces de filamentos de actina, mientras que los lamelipodios se expanden por sobre el sustrato sostenidos por una red ramificada subyacente de Actina. Entre estos dos extremos están los filipodia, que contiene haces de filamentos fuertemente unidos que emergen de la red ramificada de filamentos de Actina.
