27/03/2015. Más allá de la célula: moléculas de adhesión y matriz extracelular. Cómo se mantienen la células juntas en un tejido

Transcripción

1 Comunicación intercelular Más allá de la célula: moléculas de adhesión y matriz extracelular. 1 Cómo se mantienen la células juntas en un tejido MOLÉCULAS DE ADHESIÓN 2 Moléculas de adhesión celular Proteínas integrales de membrana (CAM). Facilitan la adhesión entre sí de las células animales, del mismo tipo o similares. Importante en la arquitectura de los tejidos. Dos tipos de unión: Homófila, entre células de un único tipo. Heterófilas, entre células de distinto tipo. 3 1

2 Esquema general de los tipos de moléculas de adhesión celular Presentan una distribución uniforme a lo largo de las regiones de las membranas plasmáticas de células en contacto. Los dominios intracelulares suelen estar conectados al citoesqueleto. 4 Principales familias de moléculas de adhesión celular La unión mediada por cadherinas y selectinas dependen de calcio. Integrinas y la superfamilia de inmunoglobulinas son independientes de calcio. Las integrinas intervienen en interacciones entre células y matriz extracelular. Las demás CAM intervienen en la adhesión intercelular. 5 Principales moléculas de cadherina en células de mamífero. Molécula Cadherina E Cadherina F Cadherina N Distribución celular predominante Embriones pre-implantados, tejido epitelial nervioso. Trofoblasto Sistema nervioso, cristalino, músculo cardíaco y esquelético. Glucoproteínas integrales de membrana aminoácidos. Región extracelular terminal N. Un segmento transmembrana. Cola citoplasmática terminal C. Dominio extracelular con secuencias repetidas necesarias para la unión de Ca +2. Dominio citoplasmático se asocia con el citoesqueleto. 6 2

3 Adhesión celular homófila mediada por cadherinas. Sitios de fijación de Ca +2. La cadherina E mantiene en la mayoría de los vertebrados adultos la mayoría de las láminas epiteliales. Media interacciones homófilas. Se asocian a través de sus dominios N-terminales de las cadherinas E y N. 7 Adhesión celular homófila mediada por cadherinas. Se forma un homodímero paralelo. La fijación de Ca +2 en los sitios repetidos dan rigidez y exponen los residuos que forman la fase dimérica. Contacto cabeza con cabeza y lado a lado, producen la agrupación o cierre relámpago. 8 Unión de cadherinas clásicas a filamentos de actina. El extremo citoplasmático interactúan indirectamente con los filamentosde actina. Proteínas de anclaje intracelular llamadas cateninas. La p120 regula la función de la cadherina. La cateninaβ tiene como segunda función, la señalización intracelular. 9 3

4 Las N-CAM: adhesión intercelular homófila independiente de calcio. Molécula de adhesión de células nerviosas (N-CAM). Presentes en vertebrados. Superfamilia de las inmunoglobulinas (Ig). Interacciones homófilas. Codificadas por un solo gen. Diversidad debida a corte y empalme alternativos. Aparecen durante la morfogénesis. Desempeñan un papel importante en la diferenciación de células musculares, gliales y nerviosas. 10 Las N-CAM: adhesión intercelular homófila independiente de calcio. Las propiedades adhesivas son moduladas por el ácido siálico, es de carga negativa. Más modulador, interacciones más débiles; menos modulador, interacciones más fuertes. Diferencia de modulador en tejidos embrionarios y en tejidos adultos. 11 Interacciones entre las CAM durante la fijación inicial y la unión estrecha de linfocitos T y células endoteliales. 12 4

5 Interacciones entre las CAM durante la fijación inicial y la unión estrecha de linfocitos T y células endoteliales. 13 Integrinas Papel clave en la unión del citoesqueleto con la matriz extracelular. Interactúan con vías de señalización. Ej. Unión de factores de crecimiento induce agrupación de integrinas. Receptores que activan la señalización intracelular por sí mismos. 14 El andamiaje dinámico entre las células MATRIZ EXTRACELULAR 15 5

6 Qué es la matriz extracelular? Se le denomina así a una serie de estructuras extracelulares que se componen de macromoléculas secretadas por las mismas células que componen a organismos multicelulares. 16 Importancia Desempeñan un papel importante en el mantenimiento de la integridad estructuras de los organismos celulares. Desempeña un papel activo y complejo en la regulación de: Crecimiento Migración Proliferación y diferenciación celular Apoptosis Otras. 17 Estructuras extracelulares de las células eucariontes. Clase de organismo Animales Estructura extracelular Matriz extracelular (ECM o MEC) Fibra de matriz Colágenos y elastinas Componentes hidratados Proteoglicanos Vegetales Pared celular Celulosa Hemicelulosas y extensinas Moléculas adhesivas Fibronectinas y lamininas. Pectinas 18 6

7 Matriz extracelular en animales Amplia variedad en diferentes tejidos Ejemplos: Hueso: Matriz extracelular extensa y rígida, pocas células. Cartílago: Composición abundante de matriz extacelular, pero flexible y un pequeño grupo de células. Tejido conjuntivo. Rodea glándulas y vasos sanguíneos. ECM gelatinosa y fibroblastos entremezclados. 19 Clases de moléculas de la ECM Proteínas estructurales: Aportan resistencia y flexibilidad. Colágenos y elastinas. Proteoglicanos: Constituyen la matriz en la que se insertan las proteínas estructurales. Glicotproteínas de adhesión: Anclan a las células en la matriz. Fibronectinas y lamininas. Las variaciones en la proporción de sus componentes modifican las propiedades de la ECM adaptadas a los requerimientos funcionales de los tejidos. 20 La superfamilia de los colágenos 21 7

8 La superfamilia de los colágenos Familia de proteínas fibrosas de genes altamente relacionados. Las producen células animales. Secretadas por células del tejido conectivo y otras. Proteína abundante en animales. 25%. 18 o 20 tipos génicos. Triple espiral de cadenas α. Secuencia repetida de Gly-x-y. 22 Principales tipos de colágeno. Tipo Forma Composición Distribución I Fibrilar [α1(i)] 2 [α2(i)] [α2(i) 3 ] Piel, hueso,tendón, ligamentos, córnea, etc. Dentina, piel (Formas menores) II Fibrilar [α1(ii)] 3 Cartílago, humor vítreo, notocorda III Fibrilar [α1(iii)] 3 Acompaña a tipo I en fibrillas heterotípicas:vasos sanguíneos, piel, órganos internos. IV Reticular [α1(iv)] 2 [α2(iv)] α3(iv)α4(iv) α5(iv) V Fibrilar [α1(v)] 3 [α1(v)] 2 [α2(v)] α1(v)α2(v) α3(v) Membranas basales. Membranas basales del glomérulo. Acompaña a tipo I en fibrillas heterotípicas,fibrillas delgadas VI Filamentosa α1(vi) α2(vi)α3(vi) Filamentos en rosario de matrices del estroma que interactúan con fibrillas y células. XI Fibrilar α1(xi) α2(xi)α3(xi) Acompaña a la tipo II en fibras heterotípicas. 23 Síntesis de colágeno 24 8

9 Uniones cruzadas entre cadenas laterales de lisina modificadas dentro de las fibras de colágeno. Lys Hidroxilisina en una proteína Estas uniones se hace cuando la enzima lisil oxidasa desamina la cadena lateral y genera grupos aldehídos altamente reactivos. Estos grupos reaccionan entre ellos o con lisinas e hidroxilisinas. La mayoría de las uniones cruzadas se forman entre segmentos que no son hélices. 25 Uniones cruzadas entre cadenas laterales de lisina modificadas dentro de las fibras de colágeno. Estas uniones se hace cuando la enzima lisil oxidasa desamina la cadena lateral y genera grupos aldehídos altamente reactivos. Estos grupos reaccionan entre ellos o con lisinas e hidroxilisinas. La mayoría de las uniones cruzadas se forman entre segmentos que no son hélices

10 Fibras elásticas Papel fundamental en la estructura de las matrices intersticiales y en la organización tisular. Otorgan flexibilidad. Permiten resistencia a los procesos de estiramiento. Se encuentran en cantidades significativas en tejidos con extensibilidad reversible. Estructura compleja que contiene elastina. 28 Elastinas Proteína hidrofóbica Se sintetiza en forma soluble, tropoelastina. Modificación post-traduccional Se transporta a la superficie celular en dónde se producen las uniones cruzadas. Se encuentran en el centro de las fibras en forma polimérica e insoluble, rodeada por microfibrillas de 10 a 12 nm Ø. >90% elastina amorfa. 29 Propiedades elásticas Se propone que la extender a la molécula, regiones no polares se exponen, y cuando se retira la fuerza, el agua es repelida por los grupos no polares

11 Fibronectinas Dos subunidades polipetídicasde 230 y 250 Kda 20 miembros derivados por procesamiento alternativo de ARN y modificaciones postraduccionales. Sustrato para adhesión celular. 31 Funciones de las fibronectinas. Formación de la matriz extracelular. Adhesión y migración celular. Fibronectina soluble: Opsonización. Cicatrización de heridas. 32 Laminina 33 11

12 Glucosaminglucanos Disacáridos repetitivos Número de disacáridos por cadena Hialuronato Sulfato de condroitina Sulfato de quetatán Estructura del proteoglicano en el cartílago. 12

13 Lámina basal 38 Distribución de la lámina basal en diferentes tejidos

14 Influencia de la MEC en el ordenamiento de las células en un tejido. 40 Metaloproteinasas Enzimas responsables de la degradación de la matriz extracelular. Se clasifican en subfamilias: Colagenasas Gelatinasas Estromelisinas Metaloproteinasas tipo membrana. 41 Las plantas también tienen matriz extracelular MATRIZ EXTRACELULAR VEGETAL

15 Matriz extracelular vegetal Pared celular Organelo con alta complejidad estructural y diversidad de funciones. Posee características funcionales similares a animales. 43 Matriz extracelular vegetal 44 Componentes de la pared celular vegetal. Celulosa: homopolisacárido de Glc. Cadenas largas que se estabilizan por puentes de H. Hemicelulosa: Grupo heterogéneo de polisacáridos. Cadena larga de glucosa o xilosa. Ramificaciones cortas unidas para formar una red

16 Matriz extracelular vegetal Pectinas: Polisacáridos ramificados. Ejes denominados ramnogalcturononas, ramnosa y ácido galacturonónico. Lignina: Polímeros de alcoholes aromáticos insolubles presentes en tejidos leñosos. Extensinas: glicoproteínas rígidas, parecidas a una barra. Tejida a la red de polisacáridos de la pared. Ligado a tejidos de soporte mecánico. 46 Celulosa Homopolisacárido de Glc No se encuentran ramificaciones. Enlaces (β1 4)

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