Principal diferença - microtúbulos vs microfilamentos

Microtúbulos e microfilamentos são dois componentes do citoesqueleto de uma célula. O citoesqueleto é formado por microtúbulos, microfilamentos e filamentos intermediários. Os microtúbulos são formados pela polimerização das proteínas tubulinas. Eles fornecem suporte mecânico para a célula e contribuem para o transporte intracelular. Os microfilamentos são formados pela polimerização dos monômeros da proteína actina. Eles contribuem para o movimento da célula em uma superfície. o principal diferença entre microtúbulos e microfilamentos é que microtúbulos são cilindros longos e ocos, feitos de unidades de proteína tubulina, enquanto os microfilamentos são polímeros helicoidais de fita dupla, feitos de proteínas de actina.

1. O que são microtúbulos - Estrutura, Função, Características 2. O que são microfilamentos - Estrutura, Função, Características 3. Qual é a diferença entre Microtúbulos e Microfilamentos

O que são microtúbulos

Os microtúbulos são polímeros da proteína tubulina encontrados em todo o citoplasma. Os microtúbulos são um dos componentes do citoplasma. Eles são formados pela polimerização do dímero alfa e beta tubulina. O polímero de tubulina pode crescer até 50 micrômetros em uma natureza altamente dinâmica. O diâmetro externo do tubo é de cerca de 24 nm, e o diâmetro interno é de cerca de 12 nm. Os microtúbulos podem ser encontrados em eucariotos e bactérias.

Estrutura dos microtúbulos

Os microtúbulos eucarióticos são estruturas cilíndricas longas e ocas. O espaço interno do cilindro é denominado lúmen. O monômero do polímero de tubulina é o dímero de α / β-tubulina. Este dímero associa-se às suas extremidades para formar um protofilamento linear que é então associado lateralmente para formar um único microtúbulo. Normalmente, cerca de treze protofilamentos são associados em um único microtúbulo. Assim, o nível de aminoácidos é de 50% em cada α e β - tubulinas do polímero. O peso molecular do polímero é de cerca de 50 kDa. O polímero de microtúbulos possui uma polaridade entre duas extremidades, uma extremidade contém uma subunidade α e a outra extremidade contém uma subunidade β. Assim, as duas extremidades são designadas como extremidades (-) e (+), respectivamente.

Figura 1: Estrutura de um microtúbulo

Organização intracelular de microtúbulos

A organização dos microtúbulos em uma célula varia de acordo com o tipo de célula. Nas células epiteliais, as extremidades (-) são organizadas ao longo do eixo apical-basal. Essa organização facilita o transporte de organelas, vesículas e proteínas ao longo do eixo apical-basal da célula. Em tipos de células mesenquimais, como fibroblastos, os microtúbulos se ancoram ao centrossoma, irradiando sua extremidade (+) para a periferia da célula. Esta organização suporta os movimentos dos fibroblastos. Os microtúbulos, junto com o auxiliar de proteínas motoras, organizam o aparelho de Golgi e o retículo endoplasmático. Uma célula de fibroblasto, contendo os microtúbulos, é mostrada na figura 2.

Figura 2: Microtúbulos em uma célula de fibroblastoOs microtúbulos são marcados com fluorescência na cor verde e a actina na cor vermelha.

Função dos microtúbulos

Os microtúbulos contribuem para formar o citoesqueleto, a rede estrutural da célula. O citoesqueleto fornece o suporte mecânico, o transporte, a motilidade, a segregação cromossômica e a organização do citoplasma. Os microtúbulos são capazes de gerar forças por contração e permitem o transporte celular junto com as proteínas motoras. Os microtúbulos e os filamentos de actina fornecem uma estrutura interna ao citoesqueleto e permitem que ele mude sua forma durante o movimento. Os componentes do citoesqueleto eucariótico são mostrados na figura 3. Os microtúbulos são corados com a cor verde. Os filamentos de actina são tingidos de vermelho e os núcleos são tingidos de azul.

Figura 3: Citoesqueleto

Microtúbulos envolvidos na segregação cromossômica durante a mitose e meiose, formam o aparelho de fuso. Eles são nucleados no centrômero, que são os centros organizadores dos microtúbulos (MTOCs), a fim de formar o aparato do fuso. Eles também estão organizados nos corpos basais dos cílios e flagelos como estruturas internas.

Os microtúbulos permitem a regulação gênica por meio da expressão específica de fatores de transcrição, que mantêm a expressão diferencial dos genes, com o auxílio da natureza dinâmica dos microtúbulos.

Proteínas Associadas com Microtúbulos

Várias dinâmicas de microtúbulos, como as taxas de polimerização, despolimerização e catástrofe, são reguladas por proteínas associadas a microtúbulos (MAPs). Proteínas Tau, MAP-1, MAP-2, MAP-3, MAP-4, katanin e fidgeting são considerados MAPs. Proteínas de rastreamento de extremidade positiva (+ TIPs) como CLIP170 são outra classe de MAPs. Os microtúbulos são os substratos para as proteínas motoras, que são a última classe de MAPs. A dineína, que se move em direção à extremidade (-) do microtúbulo e a cinesina, que se move em direção à extremidade (+) do microtúbulo, são os dois tipos de proteínas motoras encontradas nas células. As proteínas motoras desempenham um papel importante na divisão celular e no tráfego de vesículas. As proteínas motoras hidrolisam ATP a fim de gerar energia mecânica para o transporte.

O que são microfilamentos

Os filamentos compostos por filamentos de actina são conhecidos como microfilamentos. Os microfilamentos são um componente do citoesqueleto. Eles são formados pela polimerização de monômeros de proteína de actina. Um microfilamento tem cerca de 7 nm de diâmetro e é composto por dois fios em forma de hélice.

Estrutura dos Microfilamentos

As fibras mais finas do citoesqueleto são microfilamentos. O monômero, que forma o microfilamento, é denominado subunidade de actina globular (G-actina). Um filamento da dupla hélice é chamado de actina filamentosa (F-actina). A polaridade dos microfilamentos é determinada pelo padrão de ligação dos fragmentos S1 da miosina nos filamentos de actina. Portanto, a extremidade pontiaguda é chamada de extremidade (-) e a extremidade farpada é chamada de extremidade (+). A estrutura do microfilamento é mostrada na figura 3.

Figura 3: um microfilamento

Organização de microfilamentos

Três dos monômeros G-actina são autoassociados para formar um trímero. A actina, que é ligada ao ATP, se liga à extremidade farpada, hidrolisando o ATP. A capacidade de ligação da actina com as subunidades vizinhas é reduzida por eventos autocatalisados ​​até que o ATP anterior seja hidrolisado. A polimerização da actina é catalisada por actoclampinas, uma classe de motores moleculares. Os microfilamentos de actina nos cardiomiócitos são mostrados, corados com a cor verde na figura 4. A cor azul mostra o núcleo.

Figura 4: Microfilamentos em cardiomiócitos

Função dos microfilamentos

Microfilamentos estão envolvidos em citocinese e motilidade celular como o movimento amebóide. Geralmente, eles desempenham um papel na forma celular, contratilidade celular, estabilidade mecânica, exocitose e endocitose. Os microfilamentos são fortes e relativamente flexíveis. Eles são resistentes a fraturas por forças de tração e flambagem por forças de compressão multipiconewton. A motilidade da célula é alcançada pelo alongamento de uma extremidade e contração da outra extremidade. Os microfilamentos também atuam como motores moleculares contráteis conduzidos pela actomiosina, junto com as proteínas da miosina II.

Proteínas Associadas com Microfilamentos

A formação dos filamentos de actina é regulada pelas proteínas associadas com microtúbulos como,

Diferença entre microtúbulos e microfilamentos

Estrutura

Microtúbulos: Microtúbulo é uma rede helicoidal.

Microfilamentos: O microfilamento é uma dupla hélice.

Diâmetro

Microtúbulos: O microtúbulo tem 7 nm de diâmetro.

Microfilamentos: O microfilamento tem 20-25 nm de diâmetro.

Composição

Microtúbulos: Os microtúbulos são compostos pelas subunidades alfa e beta da proteína tubulina.

Microfilamentos: Os microfilamentos são compostos predominantemente de proteína contrátil chamada actina.

Força

Microtúbulos: Os microtúbulos são rígidos e resistem às forças de flexão.

Microfilamentos: Os microfilamentos são flexíveis e relativamente fortes. Eles resistem à flambagem devido às forças de compressão e à fratura do filamento por forças de tração.

Função

Microtúbulos: Os microtúbulos ajudam as funções celulares, como a mitose e várias funções de transporte celular.

Microfilamentos: Os microfilamentos ajudam as células a se moverem.

Proteínas Associadas

Microtúbulos: MAPs, + TIPs e proteínas motoras são as proteínas associadas que regulam a dinâmica dos microtúbulos.

Microfilamentos: Proteínas de ligação a monômeros de actina, reticuladores de filamentos, complexo de proteínas relacionadas à actina 2/3 (Arp2 / 3) e proteínas de separação de filamentos estão envolvidos na regulação da dinâmica dos microfilamentos.

Conclusão

Microtúbulos e microfilamentos são dois componentes do citoesqueleto. A principal diferença entre microtúbulos e microfilamentos está em sua estrutura e função. Os microtúbulos têm uma estrutura cilíndrica longa e oca. Eles são formados pela polimerização de proteínas tubulinas. O principal papel dos microtúbulos é fornecer suporte mecânico à célula, envolver na segregação cromossômica e manter o transporte de componentes dentro da célula. Por outro lado, os microfilamentos são estruturas helicoidais, mais fortes e flexíveis do que os microtúbulos. Eles estão envolvidos no movimento da célula em uma superfície. Ambos os microtúbulos e microfilamentos são estruturas dinâmicas. Sua natureza dinâmica é regulada por proteínas associadas aos polímeros.

Referência: 1. “Microtúbulo.” Wikipedia. Wikimedia Foundation, 14 de março de 2017. Web. 14 de março de 2017. 2. “Microfilament.” Wikipedia. Wikimedia Foundation, 08 de março de 2017. Web. 14 de março de 2017.

Cortesia da imagem: 1. “Estrutura do microtúbulo” Por Thomas Splettstoesser (www.scistyle.com) - Trabalho próprio (renderizado com Maxon Cinema 4D) (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia2. “Fibroblasto de imagem fluorescente” Por James J. Faust e David G. Capco - NIGMS Open Source Image and Video Gallery (Public Domain) via Commons Wikimedia3. “Células fluorescentes” por (domínio público) via Commons Wikimedia4. “Figura 04 05 02 ″ Por CNX OpenStax - (CC BY 4.0) via Commons Wikimedia5. “Arquivo: filamentos de F-actina em cardiomiócitos” Por Ps1415 - Trabalho do próprio (CC BY-SA 4.0) via Commons Wikimedia