Citoesqueleto y forma celular
El citoesqueleto es la red dinámica de filamentos proteicos que confiere a la célula su resistencia mecánica, determina su forma, organiza su interior e impulsa el movimiento y la división. Comprende tres sistemas de filamentos principales: filamentos de actina, microtúbulos y filamentos intermedios, cada uno con propiedades mecánicas y proteínas asociadas distintas, que en conjunto permiten a las células resistir la deformación, cambiar de forma, transportar carga y migrar.
Definition
El citoesqueleto es el sistema intracelular de filamentos de actina, microtúbulos y filamentos intermedios, junto con sus proteínas motoras y reguladoras asociadas, que proporciona soporte mecánico, determina y cambia la forma celular, y organiza el movimiento dentro y de la célula.
Scope
Esta entrada abarca los tres sistemas de filamentos citoesqueléticos, su ensamblaje y dinámica, las proteínas motoras y accesorias que actúan sobre ellos, y sus funciones en la forma celular, la mecánica, el transporte intracelular y la motilidad. Es un tema de referencia y educativo en biología celular; la división y migración celular como procesos se tratan en entradas relacionadas, y no se proporciona orientación clínica.
Core questions
- ¿Cuáles son los tres principales sistemas de filamentos citoesqueléticos y en qué se diferencian?
- ¿Cómo generan fuerza y cambian de forma el ensamblaje y desensamblaje de los filamentos?
- ¿Cómo utilizan las proteínas motoras el citoesqueleto para transportar carga?
- ¿Cómo confiere el citoesqueleto a una célula su forma y mecánica características?
Key concepts
- Filamentos de actina (microfilamentos)
- Microtúbulos y tubulina
- Filamentos intermedios
- Polimerización de filamentos e inestabilidad dinámica
- Proteínas motoras (miosina, cinesina, dineína)
- Córtex celular y soporte mecánico
- Transporte intracelular a lo largo del citoesqueleto
Key theories
- Dinámica de la actina y forma celular
- Pollard y Cooper describen cómo el ensamblaje y desensamblaje regulado de los filamentos de actina, controlado por nucleadores y proteínas de capping y de corte, genera las fuerzas de empuje que dan forma a la superficie celular e impulsan el movimiento.
- Filamentos intermedios como integradores mecánicos
- Herrmann y colaboradores describen los filamentos intermedios como polímeros resistentes y extensibles que resisten el estrés mecánico e integran las propiedades mecánicas de las células y los tejidos, a diferencia de los sistemas más dinámicos de actina y microtúbulos.
Mechanisms
Los monómeros de actina se polimerizan en filamentos helicoidales cuyo crecimiento y desensamblaje regulados, controlados por proteínas nucleadoras, de capping y de corte, empujan la membrana para formar protrusiones y, con los motores de miosina, generan fuerza contráctil; un denso córtex de actina subyace a la membrana plasmática y establece la forma y rigidez celular. Los microtúbulos, tubos huecos de tubulina, experimentan inestabilidad dinámica y sirven como vías para los motores de cinesina y dineína que transportan carga y posicionan orgánulos, y forman el huso en la división. Los filamentos intermedios se ensamblan en polímeros resistentes, similares a cuerdas, que soportan la tensión y proporcionan resiliencia mecánica a las células y tejidos. Juntos, estos sistemas, interconectados y coordinados, determinan la forma, la mecánica, la organización interna y la motilidad de la célula.
Clinical relevance
El citoesqueleto subyace a la mecánica tisular y es el objetivo de ciertas toxinas naturales y fármacos que estabilizan o desestabilizan los filamentos, y los tipos de filamentos intermedios se utilizan como marcadores histológicos del linaje celular. Esta entrada describe la biología citoesquelética normal con fines de referencia y educación y no constituye una base para decisiones de tratamiento.
Evidence & guidelines
La información aquí presentada se basa en revisiones autorizadas de la biología de la actina y los filamentos intermedios y en libros de texto estándar; es biología celular descriptiva más que material de guía clínica.
History
La microscopía electrónica a mediados del siglo XX reveló redes de filamentos dentro de las células, y la bioquímica identificó la actina, la tubulina y las proteínas de los filamentos intermedios como sus componentes básicos. El descubrimiento de la inestabilidad dinámica de los microtúbulos y de los reguladores del ensamblaje de la actina estableció el citoesqueleto como un andamiaje dinámico en lugar de estático, y la caracterización de los motores de miosina, cinesina y dineína explicó cómo impulsa el transporte y el movimiento, como se sintetiza en revisiones de Pollard y Cooper y de Herrmann y colaboradores.
Key figures
- Thomas D. Pollard
- John A. Cooper
- Harald Herrmann
- Ueli Aebi
Related topics
Seminal works
- pollard-cooper-2009
- herrmann-2007
Frequently asked questions
- ¿Cuáles son los tres tipos de filamentos citoesqueléticos?
- Filamentos de actina (microfilamentos), que dan forma a la superficie celular e impulsan el movimiento; microtúbulos, que sirven como vías de transporte y forman el huso mitótico; y filamentos intermedios, que proporcionan resistencia mecánica.
- ¿Cómo mueve el citoesqueleto las cosas dentro de la célula?
- Las proteínas motoras como la cinesina y la dineína caminan a lo largo de los microtúbulos, y la miosina se mueve a lo largo de los filamentos de actina, transportando orgánulos y vesículas como carga y generando fuerza utilizando energía del ATP.