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Os blocos de construção secretos das células: como os microfilamentos se tornam o núcleo do citoesqueleto?
Microfilamentos, também conhecidos como filamentos de actina, são filamentos de proteína no citoplasma de células eucarióticas. Eles são componentes importantes do citoesqueleto. Essas estruturas filamentosas são compostas principalmente de actina polimerizada e interagem com inúmeras outras proteínas para formar uma estrutura dentro da célula, dando suporte ao formato e ao movimento da célula.
Os microfilamentos têm cerca de 7 nanômetros de diâmetro e consistem em dois filamentos de actina, que têm a flexibilidade e a resistência relativa para resistir às forças de compressão de múltiplos piconet-newtons e às forças de alongamento de nanonewtons.
As funções dos microfilamentos são extremamente diversas e incluem divisão celular, motilidade da ameba, movimento celular, endocitose, exocitose, contração celular e estabilidade mecânica. Os microfilamentos podem se estender em uma extremidade enquanto se contraem na outra, um processo impulsionado principalmente pelo motor molecular da actina-II.
A história dos microfilamentos remonta a meados da década de 1940, quando F.B. Straub descobriu pela primeira vez a actina no músculo esquelético do coelho. Posteriormente, H.E. Huxley demonstrou na década de 1960 a importância da actina para a contração muscular. Em meados da década de 1980, foi descrito pela primeira vez como a actina forma filamentos.
Organização e automontagem de microfilamentos
Na organização dos microfilamentos, existem principalmente duas estruturas: feixes e redes. A geração dessas estruturas depende da interação de múltiplas proteínas dentro da célula, especialmente do papel das proteínas reticuladas. Essas proteínas de ligação cruzada determinam a orientação e o espaçamento dos microfilamentos em feixes e redes e são reguladas por outros tipos de proteínas de ligação à actina.
Os microfilamentos têm cerca de 6 nanômetros de diâmetro e são as fibras mais finas do citoesqueleto. Seus polímeros são formados pela automontagem de monômeros de actina (G-actina) e são chamados de actina filamentosa (F-actina) nas fibras.
Mecanismo de geração de energia
Quando o ATP é hidrolisado, a taxa de polimerização dos microfilamentos é dez vezes mais rápida na extremidade grossa do que na extremidade fina. No estado estável, a taxa de polimerização da extremidade grossa corresponde à taxa de despolimerização da extremidade fina, o que mantém o microfilamento em movimento como um todo. A energia para esse movimento extra vem do ATP, que é essencial para o movimento das células.
O papel dos microfilamentos nas células
A montagem e desmontagem do esqueleto de actina nas células é estritamente regulada por mecanismos de transdução de sinal celular. Muitos sistemas de transdução de sinal utilizam o citoesqueleto de actina como um arcabouço que os mantém localizados no lado interno da membrana celular, permitindo respostas rápidas à ativação de receptores de membrana e subsequente processamento de sinal.
Em células saudáveis, a actina monomérica é normalmente ligada em diferentes formas, como profilina e timosina β4. Essas ligações não apenas promovem a montagem da actina, mas também têm múltiplos efeitos na motilidade celular.
Actina
Em células não musculares, a formação e a renovação de microfilamentos são reguladas por uma variedade de proteínas, incluindo, mas não se limitando a: proteínas de rastreamento de extremidades de filamentos, complexo de proteína-2/3 relacionada à actina (Arp2/3), proteínas cruzadas proteínas de ligação e proteínas de ligação ao monômero de actina, etc. Essas proteínas trabalham juntas para formar uma rede dinâmica de microfilamentos e facilitar a motilidade celular.
A conexão entre Microwire e minhas ações
Minhas ações são as de enzimas dependentes de ATP que se ligam aos microfilamentos e se movem ao longo de sua superfície. Diferentes classes de ações I exibem comportamentos diferentes, exercendo tensão e transportando carga dentro das células. Esse mecanismo desempenha um papel fundamental na motilidade celular, endocitose, exocitose e outros processos críticos.
ConclusãoOs microfilamentos não apenas desempenham um papel central na estabilidade da estrutura celular, mas também são componentes essenciais para o movimento celular e uma variedade de processos internos. A complexidade de sua organização e operação demonstra a sofisticação das atividades celulares e sua indispensabilidade nos organismos vivos. Isso nos faz pensar: quais serão as futuras aplicações dos microfios na biomedicina e na nanotecnologia?
