Filaments Intermedis: Estructura, Tipus i Funcions Cel·lulars

Filaments Intermedis: Funció i Estructura

Els filaments intermedis (FI) desenvolupen un paper principalment estructural, proporcionant resistència mecànica a les cèl·lules i als teixits. Són un component clau del citoesquelet.

Tipus de Proteïnes dels Filaments Intermedis

Totes les proteïnes dels filaments intermedis comparteixen una estructura comuna: un domini central en forma d'α-hèlix d'aproximadament 310 aminoàcids, flanquejat per dominis N-terminal i C-terminal que varien segons la proteïna. Aquest domini central és crucial per a l'acoblament, mentre que els extrems determinen les funcions específiques.

Es classifiquen en diversos tipus:

• Filaments tipus I i II (Queratines): Compostos per queratina àcida (tipus I) i bàsica (tipus II). Sempre formen heterodímers. Es distingeixen les queratines dures, que polimeritzen per formar cabells i ungles, i les queratines toves, presents a les cèl·lules epitelials.
• Filaments tipus III: Inclouen la vimentina, que es troba en fibroblasts i glòbuls blancs, i la desmina, present a les cèl·lules musculars connectant els discs Z amb els elements contràctils. Poden formar homodímers o heterodímers.
• Filaments tipus IV (Neurofilaments): Inclouen les proteïnes NF-lleugera, NF-mitjana i NF-pesada. Formen els filaments intermedis de les neurones i són especialment abundants als axons. Poden formar homodímers o heterodímers.
• Filaments tipus V (Làmines): Contenen les làmines A, B i C. Són els components principals de la làmina nuclear, una malla ortogonal que envolta el material nuclear.

Polimerització i Estabilitat

El procés d'acoblament dels filaments intermedis segueix uns passos definits:

1. Es formen dímers en què els dominis d'α-hèlix dels dos polipèptids s'enrotllen de manera paral·lela (N-terminal amb N-terminal i C-terminal amb C-terminal).
2. Aquests dímers s'associen de manera antiparal·lela i esglaonada per formar tetràmers.
3. Els tetràmers s'uneixen pels extrems per constituir protofilaments.
4. El filament intermedi final està format per vuit protofilaments enrotllats entre si, creant una estructura similar a una corda.

Aquesta estructura confereix als filaments intermedis una estabilitat superior a la dels microtúbuls (μT) i els microfilaments (μF).

Regulació de la Polimerització

La dinàmica dels filaments intermedis pot ser regulada de dues maneres principals:

• Fosforilació: Generalment, disminueix la quantitat de proteïna polimeritzada, però també pot regular l'acoblament i el desacoblament dels filaments.
• Glucosilació: La N-acetilglucosamina O-lligasa és un enzim clau per a la polimerització de les queratines i les proteïnes NF-L i NF-P. Sense la seva acció, la polimerització no es produeix.

Proteïnes Associades als Filaments Intermedis

Existeixen diverses proteïnes que connecten els filaments intermedis amb altres estructures cel·lulars:

• BPAG1: Es troba als hemidesmosomes i uneix els filaments de queratina amb la placa citosòlica.
• Placoglobina i Desmoplaquina: Realitzen una funció similar a la BPAG1, però als desmosomes puntiformes.
• Distonina: Localitzada a les neurones, forma ponts creuats entre microfilaments i filaments intermedis per crear neurofilaments.
• Plectina: Forma ponts creuats entre filaments intermedis, i també entre aquests i proteïnes associades a microtúbuls i microfilaments. A més, es pot unir a l'espectrina i a la làmina B.
• Anquirina: Situada al còrtex cel·lular, uneix els filaments de vimentina amb la membrana plasmàtica.
• Filagrina i Loricrina: Creen ponts creuats entre els filaments de queratina a les cèl·lules epitelials.
• Skelemina i Sinemina: Organitzen els filaments de desmina al sarcòmer de les cèl·lules musculars.

Malalties Associades a Filaments Intermedis

Les mutacions en els gens que codifiquen per a proteïnes de filaments intermedis poden causar diverses patologies:

• Epidermòlisi bullosa simple: Causada per mutacions en els gens de les queratines de les cèl·lules epidèrmiques, provocant la formació de butllofes a la pell per fragilitat mecànica.
• Miopatia relacionada amb la desmina: Provoca debilitat del múscul esquelètic, sovint acompanyada d'arítmies cardíaques.
• Distròfia muscular d'Emery-Dreifuss: Originada per mutacions en el gen de la làmina A, que causen cardiomiopaties i altres problemes musculars.

La Làmina Nuclear i la Mitosi

Els filaments intermedis de tipus làmina són el component majoritari de la làmina nuclear. A diferència d'altres FI, no formen feixos, sinó una estructura laminar. Interaccionen amb proteïnes de la membrana nuclear interna, la qual cosa permet la seva organització en malla i regula la seva unió a aquesta membrana.

Durant la mitosi, la làmina nuclear es desmunta. La proteïna quinasa Cdc2 i altres quinases fosforilen les làmines, provocant la separació dels dímers i impedint que es tornin a unir. Com a resultat, es formen vesícules a les quals els dímers de làmina s'uneixen com a proteïnes perifèriques de membrana, facilitant la disgregació de l'embolcall nuclear.