ESTRUCTURAS MOTORAS PERMANENTES CILIOS Y FLAGELOS (microtúbulos)
Son de composición igual, lo único que cambia es el tamaño y el número. No están presentes en algas rojas, hongos, plantas con flor, nematodos.
Composición:
Los cilios y flagelos son estructuras complejas con más de 250 proteínas diferentes. Ambos contienen una estructura central de microtúbulos y otras proteínas asociadas, denominadas conjuntamente como axonema, rodeado todo ello por membrana celular. En su interior, además del axonema, se encuentran una gran cantidad de moléculas solubles que participan en cascadas de señalización y que forman la denominada matriz. Un axonema consta de 9 pares de microtúbulos exteriores que rodean a un par central. A esta disposición se la conoce como 9x2 + 2. El par central de microtúbulos contiene los 13 protofilamentos típicos, pero las parejas externas comparten protofilamentos. A uno de los microtúbulos de cada par periférico se le denomina túbulo A y al otro túbulo B. El A es un microtúbulo completo mientras que el B contiene sólo 10 u 11 protofilamentos propios y 2 o 3 compartidos con el A.
Esta disposición se mantiene gracias a un entramado de conexiones proteicas internas. Al menos doce proteínas diferentes se han encontrado formando parte del axonema, las cuales están implicadas fundamentalmente en mantener la organización de los microtúbulos. Las parejas de microtúbulos externos están conectadas entre sí mediante una proteína denominada nexina. Los túbulos A de cada pareja están conectados por radios proteicos a un anillo central que encierra al par central de microtúbulos. En los microtúbulos externos aparece una proteína motora asociada llamada dineína que está implicada en el movimiento de cilios y flagelos.
La estructura se refiere a pares de microtúbulos y 9 x 2 +2 significa que el axonema está formado por 9 pares laterales y un par central de microtúbulos.
Los microtúbulos se originan por polimerización a partir de una estructura localizada en el citoplasma celular periférico denominada cuerpo basal. La estructura del cuerpo basal es similar a la de los centriolos, es decir, 9 tripletes de microtúbulos que se disponen formando una estructura cilíndrica. Carece del par central (9x3 + 0). En cada triplete sólo uno de los microtúbulos contiene una forma completa y los otros dos comparten protofilamentos. Entre el cuerpo basal y el axonema existe una zona de transición que posee sólo los 9 dobletes típicos del cilio o flegelo pero no el par central. Éste se formará a partir de una estructura llamada placa basal, localizada entre la zona de transición y el doblete interno. Los microtúbulos tienen sus extremos “más” localizados en la punta distal de los cilios y flagelos. La parte del cuerpo basal más próxima al interior celular se ancla al citoesqueleto mediante estructuras proteicas denominadas radios ciliares
¿Cómo se produce el movimiento?
Cuando los cilios o flagelos se separan artificialmente de las células continúan moviéndose hasta que se les acaban las reservas de ATP. Esto implica que tienen movilidad intrínseca. El movimiento se produce por deslizamientos de unos pares de microtúbulos sobre otros. Las proteínas nexinas y los radios proteicos son los que impiden que el flagelo se desorganice. El movimiento de los microtúbulos está producido por la dineína, un motor molecular, puesto que es donde se produce la hidrólisis de ATP y si se elimina, el movimiento cesa, aún en presencia de ATP. La dineína se ancla con su zona globular al microtúbulo B de una pareja externa y con la zona motora al microtúbulo A del par vecino. Cuando la dineína se activa produce un desplazamiento de un par respecto al otro. Para permitir un movimiento eficiente se necesita una coordinación entre las dineína de los dobletes externos de microtúbulos. El control del movimiento parece depender de las concentraciones de calcio y permite a la célula variar el movimiento de estas estructuras. Una cuestión interesante es que no todas las dineínas se pueden activar a la vez sino de manera sincrónica.
Formación de cilios y flagelos. Cuerpos basales.
Los cilios y flagelos que tendrá una célula se produce durante la diferenciación celular y por tanto se tienen que formar de nuevo. Los microtúbulos se forman a partir de los microtúbulos que forman el cuerpo basal. Pero entonces, ¿quién forma los cuerpos basales? Inicialmente, uno de los centriolos del centrosoma migra hacia la membrana plasmática, contacta con ella y se inicia la polimerización de los túbulos A y B del axonema. Al final del proceso el centriolo se transforma en cuerpo basal. ¿Cómo aporta la célula suficiente cantidad de centriolos? Existen al menos tres formas de producir centriolos: a) por división de los centriolos gracias a un proceso por el que se forman nuevos centriolos a partir de la pared de centriolos preexistentes; b) por la presencia de deuterosomas, que son estructuras proteicas a partir de las cuales los centriolos pueden formarse independientemente de otros centriolos, lo cual es importante cuando la célula tiene que crear una gran cantidad de cilios; c) las plantas, que carecen de centriolos, realizan un proceso similar al anterior pero con otro tipo de agregados propios de los vegetales.
Bibliografía específica
Marshall WF, Nonaka S . Cilia: tuning in to the cell's antenna. Current biology. 2006. 16:R604-R614.
Satir P, Christensen ST. Overview of structure and function of mammalian cilia. Annual review of phisiology. 2007. 69:377-400.
Vinblastina y vincristina utilizadas para los tratamientos de cáncer de
mamá.
La vinblastina y la vincristina
son alcaloides antitumorales que se
extraen de la planta Catharanthus rose,
conocida como vinca. La vinblastina es similar en su estructura y mecanismo de
acción a la vincristina, pero su toxicidad y espectro de actividad son
diferentes. La vincristina y los demás
alcaloides de la vinca ejercen sus efectos citotóxicos interfiriendo en la
reproducción celular, evitando que se produzcan ya que se unen a las proteínas
que participan.
La enfermedad:
Discinesia Ciliar primaria
DESCRIPCIÒN — Discinesia ciliar primaria
(PCD por sus siglas en inglés), también denominado síndrome de los cilios
inmóviles o síndrome de Kartagener (cuando está asociado con situs inversus) se
caracteriza por tos crónica, rinitis crónica y sinusitis crónica debida a la
función anormal de los cilios de las vías respiratorias. También son comunes
otros síntomas como: otitis, salpingitis, poliposis nasal. La causa subyacente
es un defecto de los cilios en las vías respiratorias, que les hace: incapaces
de oscilar (inmovilidad en los cilios), oscilación anormal (discinesia
ciliar), o su propia ausencia (aplasia ciliar). Es una enfermedad hereditaria
que ha sido descripta en numerosas partes del mundo, con igual probabilidad de
afectar a hombre y mujeres en uno de cada 10000 a 30000 individuos.
Fertilidad - La
mayoría de hombres con este síndrome tienen espermatozoides vivos pero
inmóviles, y son infértiles, aunque algunos tienen espermatozoides móviles pero
cilios inmóviles. Las mujeres suelen tener fertilidad reducida, con menos del
50 por ciento de embarazos completos satisfactoriamente.
IMPORTANCIA DE LA PROTEINA TAU EN LA ENFERMEDAD DE ALZHEIMER
Alejandra Alonso (Departamento de Química Biológica. Facultad
de Ciencias Químicas. UNC)
La enfermedad de Alzheimer es un problema médico, sociológico y
económico de enormes dimensiones en la sociedad moderna. Clínicamente se
caracteriza por una demencia progresiva con profunda pérdida de la memoria,
disminución de la capacidad de realizar tareas rutinarias, dificultades en los
juicios, desorientación, cambios de la personalidad, dificultad en el
aprendizaje, y pérdidas de las habilidades del lenguaje. Entre las lesiones más
importantes que presenta el cerebro de los enfermos podemos mencionar una
acumulación intraneuronal de estructuras proteicas llamadas pares de filamentos
helicoidales, compuestos por la proteína tau, que se acumulan en el cuerpo
neuronal formando los ovillos neurofibrilares y por los depósitos amiloideos
entre las neuronas compuestos principalmente por una proteína llamada
beta-amiloide.
Se ha observado que existe una estrecha correlación entre la presencia
de los filamentos helicoidales y el desarrollo de la demencia, mientras que la
sola presencia del amiloide beta no parece producir la enfermedad. Normalmente,
la proteína tau se une a otra proteína intracelular, la tubulina. Ésta proteína
participa el transporte intracelular y el mantenimiento de la estructura de la
célula. La ruptura del sistema microtubular originaría defectos en el
transporte axonal y probablemente degeneración celular, lo cual ha sido
observado en las neuronas afectadas por la enfermedad de Alzheimer.
Las neuronas afectadas por la
degeneración neurofibrilar mueren luego de un lento proceso, dejando los
ovillos "fantasmas" en el espacio interneuronal. Es decir que la
falla en la actividad neuronal podría deberse no sólo a la muerte de las
células, sino también a la posible hipofunción de las que se encuentran en
proceso degenerativo.
Alteraciones en la quertina
Aunque parezca increíble, pequeñas variaciones en estos ¨minúsculos
habitantes del fondo de la célula¨ pueden provocar graves enfermedades. Por
ejemplo Existe una enfermedad hereditaria en donde los individuos portadores de
dicha enfermedad son extremadamente sensibles a la injuria
mecánica generándosele ampollas por el
más ligero contacto de algo rígido con su piel. Se la conoce como Epidermolysis
Bullosa Simplex (EBS) y es un defecto
genético en la molécula de queratina siendo transmisible de padres a
hijos. El individuo nace con una
queratina mutada y sin capacidad de función.
