3. Citoesqueleto

3. Citoesqueleto

3.1 Definición:

Estructura análoga al sistema esquelético de los vertebrados, compuesto por microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios.

3.2 Funciones:

o   Andamio que brinda soporte estructural, que determina la forma de la célula, siendo capaz de resistir las fuerzas que tiendan a deformarla.

o   Establecer las posiciones de los organelos dentro de las células

o   Red de rieles que dirigen el movimiento de materiales y organelos dentro de las células

o   Aparato generador de fuerza capaz de mover a las células de un sitio a otro

o   Separar a los cromosomas durante la mitosis y la meiosis.

3.3 Estructura

Microtúbulos:

• ·   Tubos largos, huecos y sin ramificaciones compuestos por subunidades de tubulina alfa y beta, acomodados en un patrón lineal, formando un protofilamento. Cada microtúbulo se conforma aproximadamente de 13 protofilamentos.
• ·     Cada protofilamento tiene una tubulina alfa en un extremo y tubulina beta en otro y todos tienen la misma polaridad. El extremo que se conoce como extremo más termina con una fila de subunidades beta, mientras que el extremo menos termina con una fila de subunidades alfa.
• ·        Miden 25 nm de diámetro y su pared tiene un grosor de 4 nm
• ·    Además de la tubulina, los microtúbulos contienen proteínas adicionales, conocidas como Proteínas Asociadas con Microtúbulos (MAP), que suelen incrementar la estabilidad del microtúbulo, así como promover su ensamble.
• ·      Los microtúbulos son lo bastante rígidos como para soportar fuerzas que pudieran doblar o comprimir la fibra.
• ·      La distribución de los microtúbulos ayuda a determinar la forma de la célula, así como el mantenimiento de su organización interna.
• ·   El transporte de materiales de un compartimiento de membrana a otro depende de la presencia de mcirotúbulos. Su interrupción específica, detiene el movimiento.
• ·    Las proteínas motoras son las encargadas de generar las fuerzas necesarias a fin de mover objetos dentro de la célula. Podemos clasificarlas en 3 tipos:

o   Cinecinas (gif): Tetrámero compuesto por dos cadenas pesadas idénticas y dos cadenas ligeras también ligeras, además de dos cabezas globulares que se unen a un microtúbulo, moviéndose sólo sobre un protofilamento siempre hacia el extremo más. Las cabezas son las encargadas de hidrolizar el ATP que les da la energía para morverse. Si hay bajas concentraciones de ATP, el movimiento de la cinesina es lento.

o   Dineína citoplasmática: Proteína enorme formada por dos cadenas pesadas idénticas y varias cadenas intermedias y ligeras. Cada cadena pesada contiene una cabeza globular grande generadora de fuerza y un tallo que contiene el sitio de unión con el microtúbulo situado en la punta. No actúan solas, sino que necesitan de una proteína “adaptadora” para unirse a las membranas de su cargamento, la dinactina.

o   Miosinas, que se mueve a lo largo de los microfilamentos.

• ·    El centrosoma es un centro organizador de microtúbulos (MTOC), los cuales se encargan de darle una localización y orientación a dichas estructuras, siendo el extremo menos el que se asocia con el centrosoma. Los centrosomas suelen ubicarse en el centro de la red microtubular de la célula. Se componen por un par de centriolos situados en un ángulo recto entre sí, que consisten en tres microtúbulos (A, B y C))
• ·        Los cuerpos basales también actúan de manera similar a los centrosomas, sólo que se encuentran en la base de cilios y flagelos.
• ·    Los microtúbulos son muy lábiles (se desarman fácilmente), lo que indica que sus enlaces son no covalentes.
• ·       El ensamble de dímeros de tubulina requiere de GTP, el cual se une a la subunidad de tubulina beta que es una GTPasa. El GTP se hidroliza una vez que el dímero se ha integrado al microtúbulo, y el GDP permanece unido al polímero ensamblado que no es liberado sino hasta que se libera un dímero del microtúbulo durante el desensamble. Nuevamente el GDP se reconstituye a GTP

Cilios y flagelos

• ·     Organelos móviles similares a pelos que sobresalen de la superficie de diversas células, tanto eucariotas como procariotas.
• ·      Su estructura es muy similar, sin embargo, el movimiento del cilio puede compararse con un remo que mueve la célula en sentido perpendicular al cilio, tienden a encontrarse en grandes cantidades y su actividad es coordinada. Aunque no todos los cilios son móviles, sino que algunas células tienen un cilio primario que se cree que se encarga de vigilar las propiedades de los líquidos extracelulares. Por su parte, los flagelos se presentan en forma individual o en pares y tienen diversos patrones de movimiento.
• ·    El axonema es el centro del cilio o flagelo y tiene una estructura de nueve pares de microtúbulos dobles periféricos que rodean un par central de microtúbulos (disposición 9+2). Cada cadena periférica se compone por el túbulo A completo y un túbulo B incompleto (10 u once protofilamentos en lugar de 13). Los dobletes periféricos están unidos entre sí por nexina.

Filamentos intermedios:

·        Fibras resistentes, similares a cuerdas, compuesto por aproximadamente proteínas diferentes, que incluyen queratina, desmina, plectina, etc. Sólo están presentes en las células animales

·        Miden entre 10 y 12nm

·        Su función principal es dar soporte estructural y resistencia mecánica a la célula.

·        Carece de polaridad, lo que los distinguen los microtúbulos y los microfilamentos.

Microfilamentos

• ·       Estructuras sólidas más delgadas,  a menudo organizados en una red ramificada y formados por actina.
• ·        Miden alrededor de 8 nm de diámetro.
• ·        Participan en la motilidad intracelular, fagocitosis, citocinesis, brinda apoyo estructural a proyecciones celulares.
• ·        Tienen polaridad, brindada por cada subunidad de actina.
• ·        La actina es una ATPasa, lo cual le proporciona la energía para incorporarse a un microfilamento.
• ·        Las miosinas se mueven hacia el extremo más de un filamento de actina. La cabeza de la miosina tiene un sitio de unión para el filamento de actina y otro que se une con el ATP, que al hidrolizarlo, le proporciona la energía para impulsar el motor de miosina.
• ·        Miosina convencional: Identificadas por primera vez en el tejido muscular, son necesarias para separar la célula en dos durante la división celular, generar tensión en las adhesiones focales, migración celular y en la capacidad para cmabiar la dirección en los conos de crecimiento. Es capaz de tirar de los filamentos de actina para aproximarlos.
• ·     Miosina no convencional: Actúan como molécula proteínica individual. La miosina I se encarga de enlazar los filamentos de actina del citoesqueleto conla bicapa de la membrana plasmática. La miosina I, V y VI actúan como inmovilizadores de organelos o como transportadoras de los mismos. La miosina VI actúa en dirección contraria, ya que se dirige hacia el extremo menos.

3.4. Enfermedades

·        Síndrome de Usher

o   Causa: Mutaciones en la miosina VIIa

o   Cuadro clínico

§  Hipoacusia

§  Retinosis pigmentaria

§  Problemas de equilibrio

o   Diagnóstico:

§  Examen físico de la retina

§  Electroretinograma

§  Prueba del campo de visión

·        Síndrome de Kartagener

o   Causa: Mutaciones en genes que codifican las cadenas pesadas e intermediarias de dineína.

o   Cuadro clínico:

§  Situs inversus

§  Infertilidad

§  Bronquiectasia

§  Infecciones crónicas en las vías respiratorias

o   Diagnóstico:

§  Biopsia del epitelio nasal

§  Test de sacarina

§  Espermograma

·        Síndrome de Barder Biedl

o   Causa:

§  Mutaciones un uno o varios genes que intervienen en el ensamblaje de cuerpos basales y cilios.

o   Cuadro clínico:

§  Polidactili

§  Situs inversus

§  Obesidad

§  Enfermedad renal

§  Defectos cardíacos

§  Retraso mental

§  Anomalías genitales

§  Degeneración retiniana

§  Pérdida auditiva y olfatoria

§  Hipogonadismo

o   Diagnóstico:

§  Se obtiene a partir de datos clínicos

·        Alzheimer

o   Causa

§  Fosforilación anormal en sitios críticos de la estructura de la proteína tau, que se encarga de promover la adhesión de los microtúbulos

o   Cuadro clínico

§  Fallo de la memoria

§  Trastornos del leguaje

§  Apraxia

§  Delirios

§  Depresión

o   Diagnóstico

§  Estudios del volumen o perfusión del hipocampo, que está disminuido en esta enfermedad

§  Cuantificación de la proteína Tau en el LIC

·        Enfermedad de Pick

o   Causa: Desconocida como tal, pero se caracteriza por una atrofia principalmente en el lóbulo frontal del cerebro. Las células de Pick son alargadas, turgentes y redondeadas.

o   Cuadro clínico:

§  Demencia

§  Desintegración de la personalidad      

§  Perdida del impulso de intención y preocupación propia

§  Deterioro de la inteligencia, la memoria y el lenguaje

o   Diagnóstico:

§  Tomografía axial computadorizada contrastada

·        Enfermedad de Alexander

o   Causa: Mutaciones en el gen GFAP, que ocasiona la destrucción de las vainas de mielina y depósitos de proteínas anormales (fibras de Rosenthal)

o   Cuadro clínico

§  Convulsiones

§  Hidrocefalea

§  Ataxia

§  Discapacidad intelectual y motora

§  Dificultad para respirar, tragar o hablar

§  Parálisis

·        Parkinson

o   Causa: Se cree que la enfermedad de Parkinson probablemente es el resultado de una combinación de susceptibilidad genética y exposición a uno o más factores ambientales desconocidos que desencadenan la enfermedad.

o   Cuadro clínico

§  Pérdida de neuronas en la sustancia negra, encargadas de producir serotonina. Las células afectadas tienen cuerpos de Lewy.

§  Temblor

§  Rigidez

§  Bradicinesia

§  Inestabilidad postural

§  Depresión

§  Problemas para dormir

§  Demencia

§  Fatiga

o   Diagnóstico

§  Historia clínica

§  Exploración neurológica