Citoesqueleto: actina e filamentos intermédios

1. Visão geral do citoesqueleto

O citoesqueleto é uma rede tridimensional de polímeros proteicos que organiza o citoplasma e permite que a célula resista a forças, altere a forma, se desloque e transporte componentes. Não é um andaime imóvel: os seus elementos são montados, desmontados, reposicionados e ligados a membranas de forma regulada.

Os filamentos intermédios e os microfilamentos de actina são analisados em detalhe; a dinâmica dos microtúbulos encontra-se sistematizada no capítulo T03.

Parte I — Filamentos intermédios

2. Características gerais

Os filamentos intermédios, abreviados FI, receberam este nome porque o seu diâmetro, aproximadamente 10 nm, é intermédio entre o dos microfilamentos e o dos microtúbulos. Distinguem-se dos restantes polímeros do citoesqueleto por um conjunto coerente de propriedades:

• não têm polaridade estrutural;
• as suas subunidades não usam a ligação e hidrólise de ATP ou GTP para controlar a montagem;
• não existem proteínas motoras conhecidas que se desloquem processivamente sobre eles;
• são bioquimicamente heterogéneos e apresentam expressão dependente do tipo celular;
• resistem à tração e distribuem forças pelo citoplasma e entre células;
• podem localizar-se no citoplasma ou no núcleo;
• são, em geral, mais estáveis do que actina e microtúbulos.

Esta estabilidade é relativa, não absoluta. Os FI são menos dinâmicos do que a actina e os microtúbulos, mas podem trocar subunidades, sofrer reorganização e ser remodelados por fosforilação. A incorporação progressiva de queratina marcada numa rede preexistente demonstra essa renovação. Durante a mitose, a fosforilação das lâminas nucleares provoca a desmontagem da lâmina; a desfosforilação permite a sua reconstrução no fim da divisão.

3. Famílias de filamentos intermédios

A expressão tecidular é clinicamente útil. Queratinas sugerem diferenciação epitelial; vimentina, diferenciação mesenquimatosa; desmina, linhagem muscular; GFAP, linhagem glial. Estes marcadores são usados em anatomia patológica, embora a interpretação exija painéis e contexto, porque nenhum marcador isolado é absolutamente específico em todas as situações.

4. Arquitetura molecular e montagem

As proteínas dos FI partilham uma arquitetura fundamental:

1. uma região amino-terminal variável;
2. um domínio central em hélice α com cerca de 310 aminoácidos;
3. uma região carboxilo-terminal variável.

As regiões terminais contribuem para as propriedades específicas de cada família, para as interações com outras proteínas e para a organização da rede. O domínio central conserva a capacidade de formar a estrutura do filamento.

4.1 Etapas de montagem

1. Dímero paralelo: duas cadeias enrolam-se uma na outra e formam um dímero em coiled-coil. Como as cadeias estão paralelas, as extremidades amino e carboxilo ficam orientadas para os mesmos lados.
2. Tetrâmero antiparalelo: dois dímeros associam-se lado a lado, desfasados e em orientações opostas. A disposição antiparalela anula a polaridade do conjunto.
3. Associação lateral: vários tetrâmeros, classicamente cerca de oito, associam-se lateralmente e formam uma unidade curta semelhante a um segmento de filamento.
4. Elongação: estas unidades associam-se longitudinalmente, extremidade com extremidade.
5. Compactação: o conjunto sofre reorganização radial e origina o filamento maduro com aproximadamente 10 nm.

4.2 Consequências da organização antiparalela

Como cada tetrâmero contém dímeros em sentidos opostos, as duas extremidades do filamento são estruturalmente equivalentes. Por isso:

• não existe extremidade + nem extremidade −;
• o filamento não fornece uma via direcional para motores;
• a montagem não é orientada por um centro organizador da mesma forma que os microtúbulos;
• o filamento funciona sobretudo como cabo de resistência e integração mecânica.

5. Lâminas nucleares e laminopatias

As lâminas são filamentos intermédios nucleares. Formam uma malha subjacente à membrana nuclear interna, a lâmina nuclear, que:

• sustenta mecanicamente o núcleo;
• ajuda a manter a forma nuclear;
• ancora proteínas da membrana nuclear;
• participa na organização da cromatina periférica;
• influencia replicação, transcrição, reparação e resposta mecânica.

Do ponto de vista evolutivo, as lâminas representam uma família ancestral a partir da qual, por duplicação e diversificação génica, se relacionam as várias proteínas citoplasmáticas de FI.

5.1 Distrofia muscular de Emery-Dreifuss

Algumas formas resultam de alterações em LMNA, que codifica lâminas A/C. Os tecidos submetidos a tensão repetida, como músculo esquelético e cardíaco, são particularmente vulneráveis. O quadro pode incluir contracturas precoces, fraqueza muscular e alterações da condução cardíaca.

5.2 Progeria de Hutchinson-Gilford

Uma variante de LMNA ativa um local de splicing anómalo e produz progerina, forma truncada da prelamina A que permanece inadequadamente modificada e associada à membrana nuclear. O núcleo torna-se deformado, alteram-se a organização da cromatina e várias respostas celulares, surgindo um fenótipo de envelhecimento prematuro.

5.3 Desmontagem na mitose

No início da mitose aberta das células animais, cinases mitóticas fosforilam as lâminas. As interações entre subunidades enfraquecem e a lâmina desmonta-se, acompanhando a desagregação do invólucro nuclear. No final da mitose, a desfosforilação favorece a reassociação das lâminas e a reconstrução do núcleo.

6. Desmina e integridade muscular

A desmina é o FI característico do músculo. Forma uma rede em torno dos discos Z, liga miofibrilhas adjacentes e estabelece relações com a membrana plasmática, organelos e núcleo. Esta rede mantém o alinhamento do aparelho contrátil e distribui a tensão produzida pela contração.

Se a rede de desmina falha, as miofibrilhas perdem alinhamento e a transmissão de força torna-se irregular. Variantes patogénicas ou agregação de desmina podem causar miopatias e cardiomiopatias, reforçando a ideia de que o FI não produz a contração, mas preserva a arquitetura que a torna eficiente e repetível.

7. Neurofilamentos

Os neurofilamentos são constituídos principalmente por três proteínas:

• NF-L — cadeia leve;
• NF-M — cadeia média;
• NF-H — cadeia pesada.

Os domínios laterais de NF-M e NF-H projetam-se para fora do filamento e ajudam a manter o espaçamento entre neurofilamentos. A densidade e o espaçamento da rede contribuem para o calibre axonal; um axónio mais calibroso conduz impulsos mais rapidamente.

Na esclerose lateral amiotrófica, podem observar-se acumulação e organização anómala de neurofilamentos em neurónios motores. Esta associação não significa que todas as formas de ELA sejam causadas primariamente pelos genes dos neurofilamentos, mas ilustra como a desorganização do citoesqueleto e do transporte axonal integra a patologia neuronal.

8. Queratinas e epidermólise bolhosa simples

As queratinas formam heteropolímeros obrigatórios entre uma queratina tipo I e uma tipo II. Nos epitélios, a rede estende-se pelo citoplasma e liga-se a desmossomas e hemidesmossomas. Assim, a força aplicada à superfície distribui-se pela célula, pelas células vizinhas e pela ligação à matriz extracelular.

Nos queratinócitos basais da epiderme, o par principal é K5/K14. Variantes patogénicas em KRT5 ou KRT14 podem produzir filamentos frágeis ou agregados, reduzindo a resistência ao atrito.

8.1 Sequência patogénica

1. A variante em K5 ou K14 perturba a montagem ou a estabilidade da rede.
2. A tensão mecânica deixa de ser distribuída de forma adequada.
3. Os queratinócitos basais rompem dentro da epiderme.
4. Forma-se uma clivagem intraepidérmica e surgem bolhas após trauma mínimo.
5. A repetição do dano provoca dor, inflamação e limitação funcional.

8.2 Os filamentos de queratina continuam dinâmicos

Numa experiência de marcação, subunidades de queratina aparecem inicialmente em pequenos focos e, ao longo de horas, incorporam-se na rede. Logo, “estável” não significa “inerte”: mesmo uma rede resistente necessita de manutenção e troca de componentes.

Parte II — Microfilamentos de actina

9. Abundância e funções da actina

A actina é uma das proteínas mais abundantes das células eucarióticas: corresponde aproximadamente a 10% da massa proteica de células musculares e a 1–5% em células não musculares.

Os microfilamentos participam em:

• suporte do córtex celular;
• microvilosidades e estereocílios;
• formação de lamelipódios e filopódios;
• adesão célula-célula e célula-matriz;
• endocitose e fagocitose;
• transporte de organelos e vesículas por miosinas;
• contração muscular e não muscular;
• citocinese;
• migração celular.

10. G-actina: unidade de construção

A G-actina, ou actina globular, é um monómero com quatro subdomínios que delimitam uma fenda central. Nessa fenda liga-se ATP ou ADP em associação com Mg²⁺. O estado do nucleótido influencia a afinidade entre subunidades e, por isso, a dinâmica do polímero.

A G-actina ligada a ATP incorpora-se mais favoravelmente no filamento. Depois da incorporação, o ATP é hidrolisado a ADP-Pi e o fosfato inorgânico acaba por se libertar. Segmentos mais antigos tornam-se enriquecidos em ADP-actina, que é menos estável e mais sensível a proteínas como a cofilina.

11. F-actina: hélice polar

A F-actina, ou actina filamentosa, resulta da associação orientada de monómeros de G-actina. Cada monómero estabelece contacto com quatro monómeros vizinhos. O polímero pode ser descrito como duas cadeias enroladas numa hélice.

Como todos os monómeros mantêm a mesma orientação, as extremidades são diferentes:

• extremidade +, barbed ou farpada: cresce mais rapidamente; a fenda do nucleótido do monómero terminal fica orientada para o monómero adjacente;
• extremidade −, pointed ou pontiaguda: cresce mais lentamente; a fenda do nucleótido fica mais exposta ao citosol.

A ligação de fragmentos S1 da miosina a filamentos de actina produz um padrão em ponta de seta em microscopia eletrónica. Este padrão permitiu reconhecer a polaridade: as “pontas de seta” orientam-se para a extremidade −.

12. Fases da polimerização

12.1 Nucleação

A formação espontânea de um pequeno núcleo estável é desfavorável e lenta. Dímeros de actina dissociam-se facilmente; quando se forma um agregado estável de algumas subunidades, passa a existir uma base para crescimento rápido. Esta dificuldade produz a fase de latência da curva de polimerização.

Se forem adicionados fragmentos de filamentos já formados, fornecem-se extremidades prontas e a fase de latência praticamente desaparece. Na célula, proteínas nucleadoras evitam que a montagem dependa do acaso.

12.2 Elongação

Depois da nucleação, monómeros adicionam-se às duas extremidades, mas com velocidades diferentes. A extremidade + apresenta maior constante de associação e menor concentração crítica.

12.3 Estado estacionário

À medida que a G-actina é consumida, a sua concentração livre diminui. A certa altura, a velocidade global de adição iguala a de perda e a massa total de filamento estabiliza. Este estado não é ausência de movimento molecular: subunidades podem continuar a entrar e sair.

13. Concentração crítica

A concentração crítica, Cc, é a concentração de actina monomérica para a qual a velocidade de associação numa extremidade iguala a velocidade de dissociação:

`Cc = koff / kon`

Como as duas extremidades têm constantes cinéticas diferentes, têm concentrações críticas diferentes. Para ATP-actina, os valores aproximados são:

• Cc da extremidade +: 0,12 µM;
• Cc da extremidade −: 0,60 µM.

13.1 Previsão do comportamento

Estes valores experimentais ajudam a raciocinar, mas a célula altera localmente a disponibilidade de actina com proteínas de ligação, sinais e nucleadores. A concentração total de actina não equivale à fração imediatamente disponível para polimerizar.

14. Treadmilling e ciclo do nucleótido

Quando a concentração de ATP-G-actina está entre as duas Cc, a extremidade + cresce enquanto a extremidade − encurta. Se as velocidades forem equivalentes, o comprimento do filamento mantém-se aproximadamente constante, mas as subunidades percorrem funcionalmente o polímero. Este comportamento chama-se treadmilling.

14.1 Sequência molecular

1. ATP-G-actina associa-se sobretudo à extremidade +.
2. O ATP é hidrolisado depois da incorporação.
3. Forma-se uma zona de ADP-Pi-actina e, após libertação de Pi, uma zona de ADP-actina.
4. A ADP-actina tem menor estabilidade no filamento.
5. A extremidade − perde preferencialmente subunidades envelhecidas.
6. No citosol, o ADP é trocado por ATP e o monómero é reutilizado.

O treadmilling in vivo é mais rápido do que em sistemas de actina purificada porque proteínas reguladoras aceleram a troca de nucleótido, a entrega de monómeros, o corte e a reciclagem.

15. Controlo do reservatório de G-actina

Uma proporção importante da actina celular permanece monomérica sem polimerizar imediatamente. Esse reservatório é controlado por várias proteínas.

15.1 Timosina β4

• liga ATP-G-actina;
• oculta superfícies necessárias à incorporação no filamento;
• mantém monómeros sequestrados e disponíveis para libertação rápida;
• impede polimerização espontânea excessiva.

15.2 Profilina

• liga G-actina;
• favorece a libertação de ADP e a ligação de ATP;
• produz ATP-actina competente para polimerização;
• interage com sequências ricas em prolina de forminas e VASP;
• canaliza monómeros para a extremidade +.

15.3 Cofilina

• liga preferencialmente regiões enriquecidas em ADP-actina;
• altera a torção do filamento;
• favorece corte e despolimerização;
• cria novas extremidades e acelera a renovação da rede.

O corte pode parecer destrutivo, mas é uma forma de remodelação: os fragmentos podem despolimerizar ou fornecer novas extremidades para crescimento, conforme o contexto.

16. Proteínas de capping

As proteínas de capping impedem a entrada e a saída de subunidades numa extremidade.

• CapZ liga a extremidade +. É importante, por exemplo, no disco Z do músculo e no controlo do comprimento de filamentos.
• Tropomodulina liga a extremidade − e estabiliza filamentos associados à tropomiosina.

O capping permite definir o comprimento, conservar uma arquitetura e limitar o consumo de monómeros. A remoção do cap reabre a extremidade e permite crescimento ou encurtamento rápido.

17. Nucleação por forminas

As forminas promovem filamentos longos, lineares e não ramificados.

1. O domínio FH2 dimeriza e estabiliza um núcleo de actina.
2. A formina permanece associada à extremidade + à medida que esta cresce.
3. A sua presença reduz o acesso de CapZ e protege a elongação.
4. O domínio FH1, rico em prolina, liga profilina-ATP-actina.
5. A entrega local de monómeros acelera a elongação.

As forminas são reguladas por vias da família Rho. A ativação de Rho e de efetores como ROCK integra a formação de filamentos lineares com adesões, fibras de tensão e contratilidade.

18. Nucleação ramificada por Arp2/3

O complexo Arp2/3 contém sete subunidades, incluindo Arp2 e Arp3, proteínas relacionadas com a actina. Isoladamente, tem baixa atividade; precisa de:

• um filamento de actina preexistente;
• um fator promotor de nucleação, ou NPF;
• ATP-actina disponível.

Depois de ativado, liga-se lateralmente ao filamento-mãe. Arp2 e Arp3 funcionam como base para um novo filamento, que nasce num ângulo próximo de 70°. Repetições do processo produzem uma rede dendrítica densa, ideal para empurrar membranas.

18.1 WASp e síndrome de Wiskott-Aldrich

WASp é um NPF expresso sobretudo em células hematopoiéticas. A sua ativação liga sinais de membrana à ativação de Arp2/3. Variantes patogénicas em WAS comprometem a remodelação da actina em células imunitárias e plaquetas. A tríade clássica inclui:

• eczema;
• trombocitopenia, frequentemente com plaquetas pequenas;
• imunodeficiência.

19. Listeria como experiência de biologia celular

Listeria monocytogenes explora a maquinaria da célula hospedeira para se mover:

1. a proteína bacteriana ActA imita um NPF;
2. ActA ativa Arp2/3 na superfície da bactéria;
3. a nucleação assimétrica cria uma cauda ramificada de actina;
4. VASP, rica em interações com sequências de prolina e profilina-ATP-actina, favorece a elongação;
5. a proteção transitória contra capping mantém filamentos em crescimento;
6. cofilina e outras proteínas reciclam a parte mais antiga da cauda;
7. a polimerização gera força que desloca a bactéria e pode formar protrusões para disseminação célula a célula.

Este modelo demonstra que a polimerização, sem motor de miosina, é capaz de gerar movimento.

20. Actina na endocitose e fagocitose

20.1 Endocitose

A actina ajuda a invaginar a membrana, a vencer tensão cortical, a separar vesículas e a afastá-las da superfície. O seu papel torna-se especialmente importante quando a membrana está sob tensão ou quando são internalizadas estruturas de maior dimensão.

20.2 Fagocitose

1. Recetores reconhecem a partícula.
2. Sinais ativam reguladores de actina.
3. Redes ramificadas expandem pseudópodes em torno do alvo.
4. O bordo da membrana fecha e forma o fagossoma.
5. O córtex reorganiza-se para permitir o transporte e a maturação do compartimento.

20.3 Ferramentas experimentais

Estas substâncias são úteis para inferir função: se a endocitose, a fagocitose ou a migração diminuem após perturbação da actina, a rede participa no processo. Contudo, os efeitos são amplos; um resultado deve ser interpretado considerando toxicidade e alterações secundárias.

21. Proteínas de ligação à actina e arquiteturas celulares

A mesma F-actina pode formar estruturas muito diferentes porque proteínas de ligação definem o espaçamento, o ângulo e a relação com membranas.

21.1 Feixes paralelos compactos

• filamentos com a mesma orientação;
• espaçamento estreito;
• associados a fimbrina/plastina;
• presentes em microvilosidades e filopódios;
• pouco espaço para miosina II entre filamentos.

21.2 Feixes contráteis

• filamentos com polaridades opostas;
• espaçamento maior, frequentemente por α-actinina;
• permitem inserção de miosina II;
• presentes em fibras de tensão, cinturões de adesão e anel contrátil.

21.3 Redes ortogonais e dendríticas

• filamina liga filamentos em ângulos amplos e forma géis flexíveis;
• Arp2/3 produz redes dendríticas no bordo celular;
• importantes no córtex e no lamelipódio.

21.4 Ligações membranares

• espectrina forma redes corticais;
• anquirina liga espectrina a proteínas transmembranares;
• distrofina liga actina ao complexo membranar no músculo e ajuda a transmitir força à matriz;
• outras proteínas ligam o córtex a caderinas, integrinas e canais.

22. Filamina e heterotopia periventricular

A filamina A, codificada por FLNA, cruza filamentos de actina e participa na integração entre citoesqueleto, membrana e sinais mecânicos. Variantes patogénicas podem causar heterotopia nodular periventricular.

Durante o desenvolvimento, alguns neurónios não migram adequadamente da zona germinativa para o córtex. Permanecem nódulos de substância cinzenta junto às paredes dos ventrículos laterais. O caso ilustra que a migração neuronal exige uma rede de actina capaz de produzir protrusão, adesão e deslocação coordenadas.

23. Citosqueleto membranar do eritrócito

O eritrócito deve deformar-se repetidamente para atravessar capilares mais estreitos do que o seu diâmetro. A sua resistência e elasticidade dependem de uma rede bidimensional logo abaixo da membrana.

23.1 Organização

• tetrâmeros de espectrina formam as arestas da rede;
• pequenos filamentos de actina formam complexos juncionais;
• proteína 4.1 estabiliza junções e liga a glicoforina;
• anquirina liga espectrina à proteína banda 3;
• as ligações verticais mantêm a bicamada associada ao citoesqueleto;
• as ligações horizontais distribuem tensão no plano da membrana.

23.2 Esferocitose hereditária

Alterações em espectrina, anquirina ou outros componentes reduzem a estabilidade da membrana. Perdem-se fragmentos de membrana, diminui a relação superfície/volume e o eritrócito torna-se esférico. Os esferócitos deformam-se mal, ficam retidos no baço e sofrem hemólise, podendo originar anemia, icterícia e esplenomegalia.

24. Microvilosidades e estereocílios

24.1 Microvilosidades

As microvilosidades aumentam a superfície de absorção. Cada uma contém um feixe paralelo de actina, unido por fimbrina e outras proteínas. As extremidades + orientam-se para a ponta. A base do feixe liga-se à rede terminal do córtex.

24.2 Estereocílios

Apesar do nome, os estereocílios não são cílios verdadeiros: não têm axonema de microtúbulos. São prolongamentos ricos em feixes de actina. No ouvido interno, organizam-se em escada; a deflexão do feixe tensiona ligações entre estereocílios e regula canais mecanossensíveis. Alterações da actina, das proteínas de feixe ou de miosinas podem causar surdez.

Parte III — Miosinas e trabalho mecânico

25. Organização geral das miosinas

As miosinas são uma superfamília de motores associados à actina. A arquitetura varia, mas inclui:

• cabeça ou domínio motor: liga actina e nucleótido; possui atividade ATPásica ativada por actina;
• pescoço ou braço de alavanca: contém motivos IQ que ligam cadeias leves, frequentemente calmodulina;
• cauda: determina dimerização, formação de filamentos, ligação a membranas ou seleção de carga.

25.1 Ciclo mecanoquímico simplificado

1. Sem nucleótido, a cabeça pode estar fortemente ligada à actina — estado de rigor.
2. A ligação de ATP reduz a afinidade e liberta a miosina.
3. A hidrólise de ATP para ADP-Pi coloca o braço de alavanca numa conformação preparada.
4. A cabeça liga-se a uma nova posição na actina.
5. A libertação de Pi desencadeia o golpe de força.
6. A libertação de ADP restaura a ligação forte.
7. Novo ATP reinicia o ciclo.

O comprimento do pescoço influencia o tamanho do deslocamento produzido por cada alteração angular. A velocidade final depende também da cinética de ligação, hidrólise e libertação do nucleótido.

26. Diversidade funcional das miosinas

26.1 Miosina I

• geralmente monomérica;
• liga a membrana através da cauda;
• relaciona córtex e membrana;
• participa em endocitose e deformação membranar.

26.2 Miosina II

• é a miosina convencional;
• duas cadeias pesadas dimerizam pelas caudas;
• em músculo e muitas células não musculares forma filamentos bipolares;
• cabeças nas duas extremidades deslizam filamentos de actina de polaridade oposta;
• produz contração em sarcómeros, fibras de tensão e anel citocinético.

Entre as classes aqui comparadas, é a que forma caracteristicamente estruturas bipolares contráteis.

26.3 Miosina V

A miosina V é um dímero processivo que transporta vesículas e organelos em direção à extremidade +. Enquanto uma cabeça avança, a outra mantém contacto com o filamento, evitando a perda da carga. Cada avanço do centro do motor é da ordem de 36 nm; uma marca na mesma cabeça pode reaparecer cerca de 72 nm à frente após um ciclo completo de alternância.

26.4 Miosina VI

A miosina VI é uma exceção direcional: desloca-se para a extremidade −. Participa em endocitose e no transporte para regiões mais internas a partir da membrana. Variantes em genes de miosinas podem causar surdez e, em algumas síndromes, associação de surdez com cegueira, refletindo as exigências do citoesqueleto em células sensoriais.

27. Actomiosina em células não musculares

Actina e miosina II não são exclusivas do músculo. Em células não musculares, produzem tensão em:

• córtex celular, regulando forma e rigidez;
• cinturões aderentes, coordenando forças entre células epiteliais;
• fibras de tensão, ligando adesões focais e matriz;
• bordo posterior de células migrantes, promovendo retração;
• anel contrátil, separando as células-filhas.

Filopódios e lamelipódios são gerados sobretudo por polimerização de actina. A miosina II organiza e contrai redes mais posteriores, convertendo protrusão em deslocação do corpo celular.

28. Citocinese

Depois da segregação dos cromossomas, sinais do fuso definem o equador celular. A via de RhoA promove a montagem de actina e a ativação de miosina II no córtex equatorial.

28.1 Etapas

1. O fuso mitótico posiciona o plano de divisão.
2. RhoA ativa forminas, que produzem filamentos lineares.
3. Cinases regulam a fosforilação das cadeias leves da miosina II.
4. Forma-se um anel de actina e miosina sob a membrana.
5. O deslizamento e a reorganização dos filamentos geram o sulco de clivagem.
6. A constrição reduz a ponte entre células-filhas.
7. A abscisão final separa as membranas, com participação adicional de microtúbulos e maquinaria ESCRT.

A contração do anel é regulada por fosforilação e depende do estado de ativação da miosina, não apenas da presença física de actina e miosina.

29. Migração celular

A migração é um ciclo polarizado:

29.1 Protrusão

• Rac favorece a rede Arp2/3 do lamelipódio;
• Cdc42 ajuda a formar filopódios e a estabelecer polaridade;
• a polimerização junto à membrana empurra o bordo anterior.

29.2 Formação de novas adesões

Integrinas ligam a matriz extracelular. Proteínas adaptadoras conectam integrinas à actina e formam adesões focais, que funcionam como pontos de tração e centros de sinalização.

29.3 Translocação do corpo celular

Miosina II contrai redes e fibras de tensão. A força é transmitida às adesões e desloca o corpo celular para a frente.

29.4 Desadesão posterior e reciclagem

As adesões antigas desmontam-se; componentes podem ser endocitados e reciclados para a região anterior. O bordo posterior retrai-se.

Uma célula não migra apenas porque a frente avança: precisa de sincronizar protrusão, aderência, contração e libertação posterior. Falhas em qualquer fase comprometem migração embrionária, resposta imunitária, cicatrização e invasão tumoral.

Parte IV — Integração clínica final

30. PKC412 na epidermólise bolhosa simples

O possível uso de PKC412 para reduzir manifestações cutâneas da epidermólise bolhosa simples deve ser avaliado pela leitura conjunta e prudente dos dados experimentais.

30.1 O que mostram os gráficos

• Queratinócitos normais e portadores de variantes K14.R125C ou K5.E168K mostram aumento da densidade da rede de queratina após PKC412.
• O efeito observa-se em diferentes variantes, sugerindo que não depende de corrigir uma mutação específica.
• Em concentrações baixas ou intermédias, há uma janela de tolerabilidade celular.
• Concentrações mais elevadas reduzem crescimento/proliferação e atrasam o fecho da ferida.
• A apoptose não aumenta de forma comparável ao controlo positivo com doxorrubicina nas concentrações terapêuticas avaliadas.

30.2 Interpretação mecanística

O PKC412, também conhecido como midostaurina, é um inibidor multicinase. Nos modelos pré-clínicos analisados, o tratamento:

1. aumenta ou reorganiza a densidade da rede de queratina;
2. melhora a coesão entre queratinócitos;
3. reduz de forma dependente da concentração a fosforilação da desmoplaquina;
4. restaura a distribuição de desmoplaquina na camada basal de equivalentes epidérmicos;
5. aumenta a resistência de monocamadas e equivalentes epidérmicos ao estiramento.

O efeito clínico esperado não é corrigir o gene mutado. É reforçar o sistema mecânico residual: uma rede de queratina mais densa e contactos desmossómicos mais estáveis distribuem melhor a tensão, diminuem rutura dos queratinócitos basais e reduzem a formação de bolhas.

30.3 Limite da conclusão

Os resultados são pré-clínicos. A janela de dose é importante porque a inibição excessiva também reduz proliferação e migração, funções necessárias à renovação e cicatrização da epiderme. Assim, “mais fármaco” não significa “mais benefício”.

31. Quadro integrador das doenças

32. Comparações de alto rendimento

32.1 Filamentos intermédios versus actina

32.2 Formina versus Arp2/3

32.3 Timosina, profilina e cofilina

33. Erros frequentes

1. “Os filamentos intermédios são totalmente estáticos.” São mais estáveis, mas trocam subunidades e podem desmontar-se por regulação.
2. “Todos os elementos do citoesqueleto têm polaridade.” Os FI não têm polaridade devido aos tetrâmeros antiparalelos.
3. “O estado estacionário significa que nada muda.” A massa pode ser constante enquanto ocorre troca contínua de subunidades.
4. “Treadmilling é o movimento físico do filamento inteiro.” É fluxo de subunidades: entrada numa extremidade e saída na outra.
5. “A extremidade − nunca cresce.” Cresce quando a G-actina livre excede a sua Cc, apenas mais lentamente.
6. “Arp2/3 cria filamentos isolados do nada.” A atividade eficiente exige NPF e filamento preexistente.
7. “Formina fica a bloquear a extremidade +.” Permanece associada processivamente, mas permite e favorece elongação.
8. “Estereocílios são cílios.” São prolongamentos sustentados por actina, sem axonema de microtúbulos.
9. “Miosina II existe apenas no músculo.” Produz força em córtex, adesões, migração e citocinese.
10. “PKC412 corrige a mutação da queratina.” O efeito proposto é farmacológico e compensatório, reforçando rede e coesão.

34. Resumo de alto rendimento

• Os FI são cabos de 10 nm, sem polaridade e com grande resistência mecânica.
• O tetrâmero antiparalelo é a unidade que explica a ausência de polaridade.
• Queratinas reforçam epitélios; desmina organiza músculo; neurofilamentos sustentam axónios; lâminas sustentam o núcleo.
• A F-actina é uma hélice polar de G-actina; a extremidade + cresce mais rapidamente.
• A Cc é menor na extremidade + do que na −.
• Entre as duas Cc, pode ocorrer treadmilling.
• Timosina sequestra monómeros; profilina reativa e entrega ATP-actina; cofilina promove corte e reciclagem.
• CapZ tapa a extremidade +; tropomodulina tapa a −.
• Forminas fazem filamentos lineares; Arp2/3 faz redes ramificadas.
• WASp ativa Arp2/3; a sua deficiência causa imunodeficiência, eczema e trombocitopenia.
• Filamina, espectrina, anquirina e fimbrina convertem actina em arquiteturas especializadas.
• Miosinas convertem ATP em força; II contrai, V transporta para + e VI desloca-se para −.
• Citocinese e migração exigem coordenação de polimerização, adesão e actomiosina.
• Na epidermólise bolhosa simples, K5/K14 defeituosas reduzem a resistência dos queratinócitos basais.