Podosome - Podosome

Podosome
Células de melanoma metastático Nci-vol-9872-300.jpg
Podossomas (amarelo) em células de melanoma , junto com núcleos celulares (azul), actina (vermelho) e um regulador de actina (verde).
Detalhes
Identificadores
Latina Podosoma
Malha D000069261
º H1.00.01.1.02034
Terminologia anatômica

Podossomas são estruturas cônicas ricas em actina encontradas na superfície externa da membrana plasmática das células animais . Seu tamanho varia de aproximadamente 0,5 µm a 2,0 µm de diâmetro. Embora geralmente situado na periferia da membrana celular, estas estruturas únicas exibir um padrão de distribuição polarizada em células migratórias, situar na borda dianteira entre o lamellipodium e lamellum . Seu objetivo principal está conectado à motilidade e invasão celular ; portanto, eles servem como locais de fixação e degradação ao longo da matriz extracelular . Muitas células especializadas diferentes exibem essas estruturas dinâmicas, como células cancerosas invasivas , osteoclastos , células do músculo liso vascular , células endoteliais e certas células imunológicas, como macrófagos e células dendríticas .

Características

Um podossomo consiste em um núcleo rico em actina cercado por proteínas de adesão e de suporte. Os filamentos de actina dentro dessas estruturas são altamente regulados por muitos nucleadores de actina, ativadores de polimerização, proteínas de ligação e reticulação de actina, quinases , pequenas GTPases e proteínas-esqueleto; portanto, o turnover total da actina ocorre em segundos. Para distinguir podossomos de outros tipos de aderências celulares, a proteína Tks5 e WASP ( proteína da síndrome de Wiskott-Aldrich ) são usados ​​como marcadores ao lado da actina , cortactina e do complexo Arp2 / 3 para localizar e isolar essas saliências porque Tks5 e WASP são exclusivos do podossomo quando comparado com outras estruturas celulares baseadas em actina.

Em sua estrutura externa, os podossomos demonstram duas características distintas: um núcleo de actina e um complexo de anel. Dentro do núcleo, coordenadores de nucleação de actina são encontrados. Especificamente, o complexo Arp2 / 3 e WASP quando próximos da membrana plasmática ou cortactina quando mais distantes constituem este grupo de proteínas. Emanando radialmente do núcleo denso de actina estão os filamentos de actina alcançando a membrana plasmática e entre os podossomos vizinhos.

No complexo do anel, as integrinas e proteínas associadas à integrina servem para conectar o citoesqueleto às integrinas da superfície celular, formando a protrusão externa. A pesquisa inicial sugeriu que a superestrutura dos podossomos era cilíndrica, mas novos avanços nas técnicas de bioimagem alteraram essa percepção e mostram que o complexo do anel exibe uma forma poligonal . Essas descobertas foram possíveis através da aplicação de análises Bayesianas de piscamento e branqueamento a dados obtidos de microscopia de campo amplo padrão usando células que expressavam proteínas marcadas com fluorescência específicas para o complexo de anel de podossomo.

Normalmente, o tamanho do podossomo fica entre 0,5 um e 2,0 um em diâmetro e profundidade. O tempo de vida da estrutura é de apenas alguns minutos, muito mais curto do que o observado em invadopódios.

Função

Acredita-se que os podossomas estejam intimamente ligados à motilidade celular dentro dos microambientes teciduais por meio da degradação coordenada da matriz extracelular com o movimento celular. A migração das células é essencial para o desenvolvimento embrionário adequado e, na maturidade, para a cicatrização de feridas e a resposta inflamatória . Exemplos desses comportamentos de células móveis incluem: migração transendotelial de células dendríticas, migração de células endoteliais aórticas para remodelação de vasos arteriais e infiltração de tecido por macrófagos. As aberrações na migração celular estão subjacentes a patologias que envolvem o desenvolvimento, a vasculatura e a imunidade. Consequentemente, os podossomos estão presentes em tipos de células associados à remodelação de tecidos e ao sistema imunológico.

Os pacientes que sofrem da síndrome de Wiskott-Aldrich demonstram, por meio de suas células imunológicas, evidências contínuas do papel que os podossomos desempenham na motilidade celular. Esses pacientes não possuem WASP totalmente formado que foi mostrado para localizar em podossomos e ser parte integrante de sua formação de estudos anteriores. As células dendríticas e macrófagos do sistema imunológico desses pacientes não manifestam formações podossômicas e demonstram defeitos no movimento celular em microambientes de tecido. Alguns pesquisadores suspeitam que os podossomos podem estar implicados na migração das células da crista neural. Os pacientes que apresentam a síndrome de Frank-ter Haar são conhecidos por serem mutantes para a proteína Tks4 específica do podossomo e demonstram defeitos na migração de células da crista neural .

Somando-se às funcionalidades conhecidas dos podossomos, a pesquisa sugere que essas estruturas dinâmicas também exibem atributos mecanossensoriais. A formação inicial de podossomos parece ser influenciada pela estrutura e composição do substrato subjacente, incluindo a presença e distribuição de ligantes específicos . Vários receptores de integrina monitoram as propriedades mecânicas do microambiente celular e podem influenciar e iniciar a formação de um podossomo. Uma vez totalmente formado, a integridade do substrato da matriz dita a vida útil do podossomo, com maior rigidez, levando a uma resistência mais longa e espaçamento menor entre os locais do podossomo.

Alguns estudos indicam também um papel putativo para os podossomos, mesmo na regulação da função das células-tronco da medula óssea. Foi demonstrado que os podossomas estão amplamente presentes in vitro em células progenitoras mesodérmicas (MPCs), células capazes de se diferenciar em células estromais mesenquimais . Foi proposto que os podossomos são importantes na mobilização dos MPCs em caso de necessidade fisiológica.

Papel nos osteoclastos

Os osteoclastos são células ósseas grandes e multinucleadas que conduzem o processo de reabsorção óssea . Nesse processo de remodelação, os podossomos desempenham um papel fundamental. Durante a maturação dos precursores de osteoclastos, grupos de podossomos formam estruturas em anel de ordem superior que, em última análise, se aglutinam em uma faixa ao redor da periferia da célula. O arranjo resultante dos podossomos é altamente interconectado por meio de uma densa rede radial de filamentos de actina que se estendem entre os podossomos vizinhos.

O acúmulo de F-actina , vinculina , paxilina e α-actina dentro dos podossomos da banda coalescente sinaliza o desenvolvimento de um osteoclasto totalmente amadurecido. Após o início da reabsorção óssea, a faixa de podossomos se desmonta, deixando para trás uma malha composta principalmente de F-actina, que funciona como a 'zona de selamento'. Essa zona de selamento se torna o local de fixação dos osteoclastos à matriz óssea. A inibição da reabsorção óssea por meio de intervenção medicamentosa resulta na falta da banda do podossomo durante a diferenciação inicial dos osteoclastos e na ausência final de uma zona de selamento.

História

No início da década de 1980, os fibroblastos de embrião de galinha foram transformados usando o vírus do sarcoma de Rous (RSV) contendo o oncogene v-src. Esta transformação induziu a relocalização de vinculina e α-actina no citoesqueleto a partir de aderências focais formando aglomerados circulares. Mais tarde, em 1985, foi mostrado, usando as mesmas células, que esses aglomerados de proteínas estavam localizados em protrusões na membrana plasmática ventral, eram locais de adesão ao substrato; portanto, essas estruturas foram denominadas podossomos, indicando seu caráter semelhante a um pé nas células. Em 1989, foi demonstrado que esses podossomos desempenhavam um papel na degradação da matriz. Para refletir essa natureza destrutiva recém-descoberta, o nome de invadopodia foi dado a essas estruturas dinâmicas.

Porque ambos os termos invadopodia e podossomes foram inicialmente usados ​​para fazer referência a estruturas idênticas em linhas de células idênticas, existe confusão sobre a nomenclatura. Normalmente, quando essas estruturas são encontradas em células normais, são chamadas de podossomos e, quando em células cancerosas, de invadopódios .

Veja também

Referências

links externos