Filamentos Intermedios: Estructura, Función y Tipos en Células
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Filamentos Intermedios: Componentes Clave del Citoesqueleto
Los filamentos intermedios son un componente principal de los desmosomas y de la lámina nuclear. Poseen una gran resistencia a la tensión, y su función principal consiste en permitir que las células toleren las fuerzas mecánicas asociadas con el estiramiento.
Se denominan así por su tamaño, que es intermedio entre los microfilamentos (actina) y los microtúbulos (MT). A diferencia de estos, son muy estables. Su papel es más estructural que dinámico. Se encuentran en el citoplasma, rodeando el núcleo y extendiéndose hacia la periferia. Forman los desmosomas, pequeñas uniones entre las células que ayudan a resistir las tensiones mecánicas. También se encuentran dentro del núcleo, formando una red de filamentos intermedios que constituye la lámina nuclear, ubicada debajo de la membrana nuclear y que le proporciona refuerzo.
Estructura de los Filamentos Intermedios
Los filamentos intermedios son similares a cuerdas muy resistentes, formadas por numerosas hebras. Las subunidades de los filamentos intermedios son proteínas fibrosas alargadas, compuestas por una cabeza globular N-terminal, una cola globular C-terminal y un dominio central alargado con una conformación de hélice α estirada. Esta conformación permite que pares de proteínas formen dímeros estables al envolverse una en la otra en espiral. Dos de estos dímeros se asocian mediante enlaces no covalentes formando un tetrámero escalonado. Finalmente, los tetrámeros se unen entre sí, de manera que 8 tetrámeros unidos forman un filamento similar a una cuerda. Todos los dominios centrales alargados de los diferentes filamentos son similares en tamaño y secuencia, por lo que forman filamentos de un diámetro determinado (10 nm). Por el contrario, las regiones globulares, que se encuentran expuestas hacia el exterior, les permiten interaccionar con otros componentes del citoplasma. Los dominios globulares varían mucho en secuencia y tamaño en las distintas proteínas de los filamentos intermedios.
Los Filamentos Intermedios Proporcionan Resistencia Mecánica
Los filamentos intermedios se encuentran de forma abundante en el citoplasma de células sujetas a fuerzas mecánicas. Por ejemplo, en los axones de las células nerviosas proporcionan un refuerzo imprescindible a las terminaciones finas y largas. En las células musculares y epiteliales, resisten los estiramientos y distribuyen más eficientemente las fuerzas locales.
Las proteínas de los filamentos intermedios son muy diversas y dependen del tejido, pero todas son proteínas fibrosas que se agrupan formando cordones que soportan las tensiones mecánicas.
Tipos de Filamentos Intermedios
Citoplasma
- Filamentos de queratina: Presentes en las células epiteliales.
- Filamentos de desmina: En las células del músculo, permiten el correcto alineamiento de las miofibrillas de la fibra muscular.
- Filamentos de vimentina: Están implicados tanto en la estructura celular como en la posición del núcleo en la misma.
- Neurofilamentos: Presentes en las células del sistema nervioso, proporcionan fuerza y tensión a los axones y dendritas neuronales.
Núcleo
Mientras que los filamentos intermedios del citoplasma forman estructuras semejantes a cuerdas, los que tapizan y refuerzan el interior de la membrana nuclear interna se organizan como una red bidimensional, formando la lámina nuclear.
Los filamentos intermedios de la lámina nuclear están formados por una clase de proteínas llamadas laminas (diferentes a la laminina, proteína de la matriz extracelular). La lámina nuclear se desensambla y se vuelve a ensamblar durante la división celular.
Este proceso está controlado por proteínas quinasas que fosforilan la lámina, lo que genera un cambio en la conformación de las proteínas que debilita la unión de los tetrámeros. La desfosforilación al final de la mitosis determina que los tetrámeros vuelvan a ensamblarse. Ciertos tipos de la enfermedad de progeria se deben a un defecto en la lámina nuclear que genera alteraciones en la división celular y una menor capacidad de reparación de los tejidos.