Mitosi i unions cel·lulars: estructura, tipus i fases de la divisió cel·lular

Unions cel·lulars

Unions hermètiques, estretes, oclusives o zònula occludens: típiques de les cèl·lules epitelials. Funció: unir cèl·lules epitelials, mantenir la polaritat i formar una barrera impermeable a macromolècules (cavitats corporals), amb transport transcel·lular i permeabilitat variable a minimolècules (segons l'epiteli) mitjançant transport paracel·lular. Contingut: ocludines i claudines (modificables transitòriament) i possiblement actina.

Unions adherents o ancorants

• Associades a l'actina (zònula):
  • Cèl·lula-cèl·lula (cadherines): bandes d'adhesió i desmosomes en banda.
  • Cèl·lula-matriu (integrines): plaques d'adhesió o contactes focals.
• Associades a filaments intermedis (màcula):
  • Cèl·lula-cèl·lula: desmosomes.
  • Cèl·lula-matriu (integrines): hemidesmosomes.

Són especialment importants en teixits sotmesos a estrès mecànic (epidermis, múscul cardíac o esquelètic), ja que connecten el citoesquelet de les cèl·lules veïnes o amb la matriu extracel·lular.

Bandes d'adhesió / desmosomes en banda (zònula):

Típiques de les cèl·lules epitelials. Connecten filaments d'actina de cèl·lules adjacents. Proteïnes d'unió intracel·lulars: alfa-beta-catenina, vinculina i alfa-actinina. Proteïna d'unió transmembrana: E-cadherina.

Plaques d'adhesió / contactes focals:

Presents en cèl·lules en cultiu (fibroblasts), connecten filaments d'actina a la matriu extracel·lular. Proteïnes d'unió intracel·lulars: talina, vinculina, alfa-actinina i filamina. Proteïna d'unió transmembrana: receptor de fibronectina (integrina).

Desmosomes (puntiformes / màcula):

Connecten filaments intermedis de cèl·lules adjacents i donen resistència mecànica als teixits (epitelis, múscul llis i cardíac). Proteïnes d'unió intracel·lulars: placoglobulina, placofilina i desmoplaquina. Proteïnes d'unió transmembrana: cadherines (desmocolina i desmogleina). El pèmfigus vulgar és una malaltia autoimmune que provoca butllofes a la pell i mucoses i fuga de fluids corporals a través de l'epeteli.

Hemidesmosomes:

Connecten filaments intermedis de cèl·lules epitelials a la làmina basal, ancoren la cèl·lula i confereixen resistència mecànica al teixit. Proteïnes d'unió intracel·lulars: plectina i distonina (plaquines). Proteïna d'unió transmembrana: integrina alfa-beta.

Unions comunicants o de canal

• (màcula) 1. Unions gap (animals). 2. Plasmodesmes (plantes).

Gap: presents en teixits animals, permeten l'acoblament cel·lular (elèctric i metabòlic), per exemple en el múscul cardíac i en l'embrió. Són pròpies dels vertebrats i estan formades per connexines (20 tipus, diferent permeabilitat) i innexines. Estan obertes (baixa concentració de Ca²⁺, pH) o tancades.

Plasmodesmes: únics de les cèl·lules vegetals, connecten el citoplasma de cèl·lules adjacents. Estan obertes (baixa concentració de Ca²⁺, pH) o tancades.

Transmissió de senyal

1. Sinapsi química (sistema nerviós).
2. Sinapsi immunològica (sistema immunitari).

Adhesió cel·lular (CAM)

Distribuïdes per la membrana plasmàtica, formen part de les unions cel·lulars (agrupacions), intervenen en mecanismes d'adhesió i unió (connecten el citoesquelet) i en interaccions transitòries (no connecten el citoesquelet).

CAM dependents de Ca²⁺

• Cadherines: unes 180 varietats (l'expressió és específica de cada teixit). Participen en l'adhesió i, sobretot, en la unió cèl·lula-cèl·lula. Són glucoproteïnes transmembrana que formen dímers que s'associen amb dímers de la cèl·lula adjacent (interacció homofílica).
• Integrines: participen en l'adhesió i unió cèl·lula-matriu (excepte cèl·lula-cèl·lula). La majoria actuen com a receptors de components de la matriu extracel·lular (interacció heterofílica). Són heterodímers (alfa-beta).
• Selectines: s'uneixen a carbohidrats de glucolípids o glucoproteïnes de la superfície cel·lular (interacció heterofílica). Tipus: L-selectina (leucòcits), P-selectina (plaquetes i cèl·lules endotelials actives) i E-selectina (cèl·lules endotelials actives). Participen en adhesions transitòries cèl·lula-cèl·lula al torrent sanguini (no en unions estables). Estan associades a la microfilament d'actina.

CAM independents de Ca²⁺

Superfamília de les immunoglobulines (domini similar a les Ig):

• NCAM: cèl·lules nervioses, adhesió intercel·lular homofílica. Hi ha 20 tipus (un únic gen), són transmembrana (algunes secretades o unides a GPI).
• ICAM: intercel·lular, cèl·lules endotelials activades, adhesió intercel·lular heterofílica amb integrines.

Mitosi

Mitosi: fase M, divisió cel·lular, dura una hora en cèl·lules animals. Canvis morfològics: condensació dels cromosomes, desaparició de l'embolcall nuclear, fragmentació i reagrupament, pèrdua d'adhesions cel·lulars i de matriu, i reorganització del citoesquelet.

Profase

Fase més llarga. Nucli: l'ADN està replicat, els cromosomes s'associen amb cohesines i condensines, les histones es modifiquen i el nucli s'enfosqueix i desapareix el nucleòlol progressivament. Citoplasma: els centrosomes se separen i formen àsters.

Prometafase

Segueix la condensació dels cromosomes i es trenca l'embolcall nuclear. El MPF (ciclina B/CDK1) fosforila les làmines, les nucleoporines i altres proteïnes del manteniment. Es diferencien els cinetocors, complexos proteics en forma de disc al voltant del centròmer, que s'uneixen als microtúbuls cinetocòrics. Comença la col·locació dels cromosomes al fus.

Metafase

Alineació dels cromosomes a l'equador del fus (placa metafàsica), condensació màxima i manteniment dels cromosomes al fus per forces oposades: atracció (pull) dels cinetocòrics i exclusió (push) dels astrals. Hi ha 3 tipus de microtúbuls: 1. Astrals: posicionen el fus i interaccionen amb el còrtex citoplasmàtic. 2. Polars: connecten centrosoma amb centrosoma i allunyen els dos pols del fus. 3. Cinetocòrics: van del centrosoma al cinetocor. Estan en equilibri dinàmic, amb un intercanvi rotatori: guanyen tubulina a l'equador i la perden als pols.

Anafase

Separació de les cromàtides germanes i allunyament dels dos pols. La ciclina B/CDK1 activa l'APC, que ubiquitina la ciclina B (final del MPF) i la securina, i així s'allibera la separasa, que separa les cromàtides. A) Separació de les cromàtides germanes: s'encurten els microtúbuls cinetocòrics per despolimerització. B) Es generen forces de lliscament entre els microtúbuls polars per allunyar els pols i s'allarguen; els astrals estiren els pols cap a la membrana plasmàtica.

Telofase

Els cromosomes arriben als pols, els microtúbuls polars creixen més, es reconstrueix l'embolcall nuclear (fusió de vesícules) al voltant de cada conjunt cromosòmic, els cromosomes es descondensen, es reinicia la síntesi d'ARN i es reapareix el nucleòlol.

Citocinesi

No hi ha citocinesi en cèl·lules multinucleades. El segment de la cèl·lula determinat pel fus mitòtic es forma per un anell contràctil (filaments d'actina i de miosina II bipolars).