jun..es celulares e matriz -...
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JUNJUNÇÇÕES CELULARESÕES CELULARES
• Junções oclusivas (tight junctions) – mantém duas células juntas e nas células epiteliais é a via de que prevenir o escape de proteínas de um domínio de membrana para outro.
• Junções de ancoragem- favorecem a adesão das células (e seus citoesqueletos) a células vizinhas ou a matriz extracelular
• Junções comunicantes – medeiam a passagem de sinais químicos ou elétricos de uma célula para outra
proteínas de ligação
proteínas intracelulares de adesão
Matriz extracelular
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Funções das junções celulares
-resistência contra o stress mecânico
-Manutenção da integridade dos tecidos
-Manutenção dos domínios de membrana
-barreira à difusão de substâncias para o espaço intercelular (transporte paracelular)
-forma unidade contráteis com ajuda de proteínas motoras sendo fundamental no processo de morfogênese
-contato focal (movimento celular)
JUNJUNÇÇÕES CELULARESÕES CELULARES
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ClassificaClassificaçção Funcionalão Funcional
Tight junctions ou Junções Oclusivas- desempenham papel importante na manutenção das diferenças de concentração de pequenas
moléculas nas células epiteliais
a) justapondo duas membranas adjacentes para criar uma barreira impermeável ou semipermeável a difusão através do folheto celular
b) agindo como barreiras na bicamada lipídica para restringir a difusão de proteínas de transporte entre os domínios basolaterais e a membrana plasmática
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- Junções aderentes – sítios de conexão para feixes de actina com ptnas de células adjacentes ou com a matriz (adesão focal)
- Desmossoma – sítios de conexão para os filamentos intermediários (célula-célula); hemidesmossoma (célula-matriz)
Junções de Ancoragem
Junções de Ancoragem
Desmossomos
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Junções de Ancoragem
Adesão focal
Anti-actina Anti-vinculina
Figure 12.61. Junctions between cells and the extracellular matrix Integrins mediate two types of stable junctions in which the cytoskeleton is linked to the extracellular matrix. In focal adhesions, bundles of actin filaments are anchored to the β subunits of most integrins via associations with a number of other proteins, including α-actinin, talin, and vinculin (see Figure 11.13). In hemidesmosomes, α6β4 integrin links the basal lamina to intermediate filaments via plectin.
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Junções de Ancoragem
JUNCTION TRANSMEMBRANE ADHESION PROTEIN
EXTRACELLULAR LIGAND
INTRACELLULAR CYTOSKELETAL ATTACHMENT
INTRACELLULAR ANCHOR PROTEINS
Cell-Cell
Adherens junction
cadherin (E-cadherin) cadherin in neighboring cell
actin filaments α- and β-catenins, vinculin, α-actinin, plakoglobin (γ-catenin)
Desmosome cadherin (desmoglein, desmocollin)
desmogleins and desmocollins in neighboring cell
intermediate filaments
desmoplakins, plakoglobin (γ-catenin)
Cell-Matrix
Focal adhesion integrin extracellular matrix proteins
actin filaments talin, vinculin, α-actinin, filamin
Hemidesmosome integrin α6β4, BP180 extracellular matrix proteins
intermediate filaments
plectin, BP230
• Gap-junction- formada por clusters de ptnas canais que permitem que moléculas menores que 1000 daltons possam passar de um célula à outra. plasmodesmata ( células vegetais)
Junções comunicantes
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- Adesão seletiva
- Importância no Desenvolvimento
Adesão CAdesão Céélula a Clula a Céélulalula
CAMs (Cell Adhesion Molecules)
- Caderinas
- Selectinas
- N-CAM
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CAMs : Caderinas
- Glicoproteínas dependentes de Ca2+
- Classificação
- Importância no desenvolviemnto
- Se liga ao Citoesqueleto
- Atividade é regulada
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NAME MAIN LOCATION JUNCTION ASSOCIATION
PHENOTYPE WHEN INACTIVATED IN MICE
Classical cadherins
E-cadherin epithelia adherens junctions die at blastocyst stage; embryos fail to undergo compaction
N-cadherin neurons, heart, skeletal muscle, lens, and fibroblasts
adherens junctions and chemical synapses
embryos die from heart defects
P-cadherin placenta, epidermis, breast epithelium
adherens junctions abnormal mammary gland development
VE-cadherin endothelial cells adherens junctions abnormal vascular development (apoptosis of endothelial cells)
Nonclassical cadherins
Desmocollin skin desmosomes unknown
Desmoglein skin desmosomes blistering skin disease due to loss of keratinocyte cell-cell adhesion
T-cadherin neurons, muscle none unknown
Fat (in Drosophila)
epithelia and CNS none enlarged imaginal discs and tumors
Protocadherins neurons chemical synapses unknown
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Enorme e complexa rede de macromoléculas que ocupa o espaço extracelular
Matriz Extracelular
Rede de colágeno no miocárdio humano Fibronectina no miocárdio murino
Matriz calcificada no osso Tecido conjuntivo
•Matriz calcificada forma estrutura dura de ossos e dentes
•Parede celular de bactérias e plantas
•Cutícula de vermes e insetos
•Conchas de moluscos
Matriz ExtracelularA matriz extracelular é composta de uma variedade de proteínas e polissacarídeos que são secretados localmente e reunidos numa rede organizada em associação com a superfície da célula que a produziu
Grande diversidade de formas e funções. Ex:
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•A maior parte é sintetizada por fibroblastos
•Condoblastos nas cartilagens
•Osteoblastos nos ossos
A Matriz Extracelular é secretada localmente
Será que função principal é somente preenchimento e estrutura física?
Papel ativo e complexo em regular o comportamento das células entram em contato com a matriz. A matriz influencia:
•Forma e função das células
•Sobrevivência e diferenciação celular
•ReconhecimentoEx: Interação parasito- célula hospedeira
Matriz Extracelular: funções biológicas gerais
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Papel ativo e complexo em regular o comportamento das células entram em contato com a matriz. A matriz influencia:
•Migração e Proliferação celularEx: Migração de precursores celulares durante o desenvolvimento
embrionárioMigração transendotelialCâncer e metástases
•Interação e sinalização através de fatores de crescimento
Matriz Extracelular: funções biológicas gerais
Principais componentes da matriz extracelular
•Glicosaminoglicanos(GAGs) na forma de proteoglicanos
•Proteínas fibrosas => colágeno e elastina
•Proteínas adesivas => fibronectina e laminina
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GAGs e Proteoglicanos
Glicosaminoglicanos
• Cadeia de polissacarídeos compostos por dissacarídeos repetidos
GAG
Hexosamina Ácido Urônico
Galactosamina Glicosamina Ác. Glicurônico Ác. Idurônico
GAGs e Proteoglicanos
Principais grupos de GAGs
(1)Heparan Sulfato
(2)Ácido Hialurônico
(3)Condroitin Sulfato
(4)Queratan Sulfato
Diferem entre si pelos resíduos de açúcar, tipo de ligação entre os resíduos e nº e localização dos resíduos
São sulfatados (exceto ácido hialurônico) e por isso são altamente aniônicos, o que lhes confere propriedades hidrofílicas
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GAGs e Proteoglicanos
Formados por um núcleo proteico onde se associam as GAGs
Proteoglicanos
Grupo muito diverso de glicoproteínas altamente glicosiladas cujas funções são mediadas tanto por suas proteínas centrais quantos pela cadeias de GAGs
GAGs e Proteoglicanos
Proteoglicanos e GAGS se associam para formar um grande complexo polimérico
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GAGs e Proteoglicanos
GAGs se associam a glicoproteínas partir de resíduos de serina formando os Proteoglicanos
Proteoglicanos
Diferem de glicoproteínas comuns por possuírem 95% do peso de carboidratos (GAGs)
GAGs e Proteoglicanos
Principais funções:
•Peneira molecular que regula o tráfico de moléculas de acordo com o tamanho ou a carga. Ex: glomérulo renal
•Sinalização química - Se ligam a fatores de crescimento como TGF beta e FGF e podem aumentar ou diminuir sua atividade ou participar da sinalização.
•Regula a atividade de proteínas, polipeptídeos ou enzimas secretadas
Proteoglicanos
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GAGs e Proteoglicanos
Proteoglicanos: Interação com TGF beta
TGF-β
Proteoglicano
Receptor de
superfície
Unidade de dissacarídeo
Ácido Urônico
Glicosamina
ColágenoGAG-HS
MEC
•Betaglicanos apresentam TGF beta aos receptores celulares do tipo II
•Proteoglicanos da matriz funcionam como reservatório de TGF beta formando unidade funcional
Colágenos
Família de proteinas fibrosas formadas por 3 cadeias alfa entrelaçadas em forma de:
•Fibrilas=>colágenos tipo I, II, III,V, XI
•Rede=>colágeno tipo IV
•Associados a fibrilas=> col. IX, XII
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Colágenos
Fibrilas são formadas por diferentes tipo de colágeno
As células ajudam na organização das fibrilas de colágeno
TYPE POLYMERIZED FORM TISSUE DISTRIBUTION
Fibril-forming (fibrillar)
I fibril bone, skin, tendons, ligaments, cornea, internal organs (accounts for 90% of body collagen)
II fibril cartilage, invertebral disc, notochord, vitreous humor of the eye
III fibril skin, blood vessels, internal organs
V fibril (with type I) as for type I
XI fibril (with type II) as for type II
Fibril-associated
IX lateral association with type II fibrils
cartilage
XII lateral association with some type I fibrils
tendons, ligaments, some othertissues
Network-forming
IV sheetlike network basal lamina
VII anchoring fibrils beneath stratified squamous epithelia
Transmembrane
XVII not known hemidesmosomes
Others XVIII not known basal lamina around blood vessels
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Elastina
Compõem as fibras elásticas
Elastina
Formada por uma rede interligada por ligações covalentes
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Fibronectina
•Glicoproteína dimérica
•Pode estar solúvel no plasma ou formar fibrilas na superfície celular
•Atua na migração celular
Laminina
•Grande complexo de 3 cadeias de glicoproteínasentrelaçadas em forma de cruz
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Lâmina basalRegião especializadada matriz extracelular que separa os epitélios do tecido conjuntivo
Formada por:
•Colágeno IV
•Perlecan (HSPG)
•Laminina
•Entactina
Funciona como filtro molecular (glomérulo) e barreira seletiva aos movimentos celulares
Lâmina basal - Organização
MEV da lâmina basal da córnea de embrião de galinha: (E) células epiteliais, (BL) lamina basal, (C) fibrilas de colágeno.
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Outros componentes de matriz
Existem ainda componentes minoritários de matriz extracelular:
•Vitronectina
•Tenascina
Marcação para tenascina em osteoblastos
•Reelina (secretada por neurônios)
•Trombospondina
•Entactina
Receptores de Matriz Extracelular
Integrinas
•Formadas por duas cadeias polipeptídicas (alfa e beta)
•A combinação de diferentes isoformas de cadeias alfa e beta forma diferentes integrinas
•Tem sítios específicos de ligação nas proteínas de matriz como a sequência RGD da fibronectina
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Receptores de Matriz Extracelular
Integrinas•Integram o meio extracelular (matriz) com o meio intracelular (citoesqueleto)
Receptores de Matriz Extracelular
Integrinas•Regulam a ligação com a Matriz extracelular
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Receptores de Matriz Extracelular
Sindecans
•Proteoglicanos em que a proteína central estáinserida na membrana plasmática
•Possuem cadeias laterais de HS ou CS na porção extracelular
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Matriz Extracelular
Influência na forma celular
Matriz Extracelular
Influência na sobrevivência celular
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Matriz Extracelular
Influência na migração e proliferação celular
Metaloproteinases• Família multigênicaque compreende mais de 25 enzimas, secretadas ou associadas a superfície celular
•Capazes de degradar componentes de matriz extracelular
•Dependem de íons metálicos para sua atividade catalítica
•Secretadas como pró-enzimas inativas, sendo necessária ativação para seus efeitos biológicos
Domínio N-terminalcatalítico
Pró-peptídeo
Matrilisinas
Domínio C- terminalcatalítico
Colagenases,Estromelisinas,MMP-12, -19 a -
23, -27
Gelatinases
Domínio de ligação com gelatina(FN- like)
MMPs de membrana
Domínio transmembrana e
cauda citoplasmática
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Metaloproteinases: regulação
.Transcrição regulada por citocinas e fatores de crescimento
. Secretadas como pró-enzimas inativas, zimogênios, sendo necessária ativação para seus efeitos biológicos
. Inibidores endógenos-Inibidores teciduais de metaloproteinases(TIMPs)
Citocinas
MMPs TIMP
Degradaçãode matriz
Inativação de citocinas Clivagem de
moléculas de superfície (citocinas,
receptores e moléculas de
adesão)Liberação de TGF-β
Formação de matricinas
Estimulação
Inibição
• Remodelamento tecidual, migração celular, sinalização
Metaloproteinases: atividade biológica
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Metaloproteinases: tumor
Matriz Extracelular e progressão de tumores
Liotta e Kohn, 2001. Nature 411:375
Secretam quimiocinas
Célsendoteliais ativadas => angiogênese
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Matriz Extracelular e progressão de tumores
Liotta e Kohn, 2001. Nature 411:375
Reconhecimento celularComponentes de matriz extracelular estão envolvidos nos eventos
iniciais da interação parasita –célula hospedeira em diversos modelos•Microorganismos como Candica Albicans e Heliobacter pylori podem usar colágenos para adesão a célula hospedeira como demonstrado por ensaios de competição e de adesão a colágenos extraídos de membranas basais
•Leishmania sp. possui sítios de ligação para colágenos e laminina
•Fibronectina e Laminina parecem mediar adesão de parasitas como Leishmania, Toxoplasma, Trichomonas, Plasmodium
•Plasmodium sp parece utilizar uma proteína de superfície (CS) para se aderir a proteoglicanos de heparan sulfato da superfície de hepatócitos. Plasmodium sp tbm tem a capacidade de inserir proteínas codifcadas pelos chamados VAR genes que se ligam a condrotin sulfato na superfície de eritrócitos causando as formas mais sérias de malária placentária
•Trabalhos com linhagens celulares mostraram a participação da Fibronectina nos processos de adesão e internalização do Trypanosoma cruzi. O parasita tem receptores para essa molécula de matriz extracelular
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Patologias da matriz extracelular: Fibrose•Existem doenças decorrentes de fibrose progressiva em diferentes órgãos e tecidos incluindo pulmões, rins, fígado, vasos sanguíneos, pele, medula e coração que constituem causas majoritárias de morbidade e mortalidade
• Mecanismo semelhante ao reparo tecidual que ocorre de forma desregulada e exagerada.
•Acumulação progressiva de tecido conjuntivo e deposição de colágeno, resultando numa substituição da arquitetura normal do tecido e consequenteperda de função
Coração normal Coração dilatado Coração chagásico
Fibrose: origem e regulação
INFLAMAÇÃO
NEUTRÓFILOS EOSINÓFILOSLINFÓCITOS T
MONÓCITOS/MACRÓFAGOS
AUMENTO DE CITOCINAS FIBROGÊNICAS
(TGFβ, TNFα, MCP-1, PDGF)
SÍNTESE DE COLÁGENO, FN E OUTROS COMPONENTES DE MATRIZ
EXTRACELULAR
FIBROSE
LESÃO TISSULARA lesão tissular que dispara o processo de fibrose pode ter várias origens, incluindo:
•Hipertensão e doença de Chagas => fibrose cardíaca
•Esquistossomíase, alcoolismo ou infecções virais =>fibrose hepática
•Glomerulonefrite =>fibrose renal
•Cirurgia de glaucoma => fibrose ocular
•Pneumonia viral, exposição a poeiras inorgânicas (sílica), tratamento com bleomicina => fibrose pulmonar
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Fibrose
MetaloproteinasesMetaloproteinases: papel na fibrose: papel na fibroseMMPs
Digestão das fibras de colágeno Formação
de matricinas
Liberação de fatores de crescimento
associados a matriz
Substituição por depósitos de
colágeno característicos da
fibrose
Estimulam a formação de novo tecido conjuntivo
Atividade biológica dos fatores de crescimento
efeito estimulador da síntese de
componentes de matriz
Fibrose
Schistossoma mansoni
•Formação de granulomashepáticos nas veias porta em resposta ao acúmulo de ovos do parasita
•Resposta imune exagerada resulta em acumulação de colágeno
Figura retirada de Reis LF e cols., 2001.Mem Inst Osw Cruz 96:107
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Fibrose chagásica• Encontra-se entre as manifestações mais significativas da cardiomiopatia chagásica
•Aumento exarcebado da expressão de componentes de matriz extracelular
•Associada com infiltrados inflamatórios e cardiomiócitos em degeneração
Migração de cancer sobre fibras de colágeno