Matriz extracelular e moléculas de adesão celular

A MEC nas plantas é principalmente celulose e envolve cada célula. Junto com a água contribui para a rigidez total da planta. A capacidade de uma árvore de crescer a uma grande altura e manter sua rigidez é parcialmente devido à celulose ECM das paredes celulares junto com outros bioquímicos, incluindo lignina e extensinas.

Uma forma menos facilmente observada de ECM é encontrado em vertebrados em três formas principais

  1. Tecido conjuntivo – Contém grande quantidade de ECM e apenas algumas células.
  2. Lâmina basal – pode ser considerada como ECM do epitélio mas formaram-se em uma camada resistente contendo muitas fibras de colágeno e laminina e sobre a qual as células do epitélio “assentam”. Muito pouco ECM circunda cada célula individual e elas são unidas umas às outras de maneiras diferentes.
  3. Matriz pericelular – com algumas exceções, todas as células são circundadas pela matriz extracelular em algum grau. É este material que não apenas dá suporte mecânico ao ligar as células, mas com o glicocálice fornece uma barreira bioquímica ao redor da célula, uma facilidade de encaixe para importações e exportações de e para a célula e um meio pelo qual a sinalização química pode ocorrer. Trabalhos recentes indicam que as moléculas de açúcar ECM podem ter um papel importante na biologia do câncer.

Moléculas de adesão celular (CAMs)
Muito poucas células existem e funcionam isoladamente. A maioria das células existe como um sistema ou sociedade. CAMs ajudam a manter a sociedade intacta, fornecendo diferentes graus e tipos de adesão. Trabalhos de pesquisa indicam que CAMs, como ECM, estão envolvidos na sinalização celular. CAMs são adequados para fazer esse trabalho, pois alguns deles atravessam a membrana plasmática e fornecem uma rota para a célula. A natureza adesiva das moléculas também fornece uma ‘superfície pegajosa’ e alguns desses inadvertidamente ‘capturam’ vírus de RNA, como aqueles que causam resfriados comuns.

Célula ‘Do It Yourself’ (DIY) – adesivos e junções
Tal como acontece com alguns adesivos ‘Do It Yourself’ (DIY), os CAMs são melhores para colar alguns materiais, mas também podem ser usados para juntar outros.
Existem quatro famílias principais de CAMs (tipos de adesivo) e estes são usados em diferentes situações:

  1. Aqueles envolvidos nas junções célula a célula são principalmente moléculas na família chamadas caderinas e dependem da presença de íons de cálcio para funcionar (pense na adesão de Ca). Essas moléculas são glicoproteínas transmembrana e ligam o citoesqueleto de uma célula ao citoesqueleto de outra.
  2. Aqueles envolvidos nas junções célula-matriz pertencem a uma grande família de CAMs chamadas integrinas (pense nas integrinas que ajudam as células a realizar a integração) .
    As integrinas também são encontradas como placas ‘âncoras’ na adesão focal e nas junções do tipo hemidesmossomo.
    Os proteoglicanos transmembrana também estão envolvidos na adesão à ECM e na ligação ao citoesqueleto.
  3. A imunoglobulina super família incluem moléculas de adesão especiais usadas no sistema nervoso.
  4. As selectinas são CAMs especiais que se ligam aos carboidratos da superfície celular e estão envolvidas nos mecanismos de resposta à inflamação.

Junções para adesivos
Assim como existem diferentes tipos de moléculas adesivas celulares, existem diferentes tipos de elos ou junções. Existem dois principais:

1) Junções rígidas – não permitem que as moléculas passem de uma célula para outra, mas puxam as paredes das duas células para muito perto.

2 ) Junções de lacuna – unem duas células com um grupo de tubos finos. As junções de hiato permitem que pequenas moléculas, com peso molecular de até 1200, passem de uma célula para outra. Desta forma, as células passam produtos químicos para uma célula vizinha necessitada. Um exemplo de ‘The Society of Cells’ em ação.

  • Imagem de células epiteliais humanas com caderina manchado de verde e núcleo azul. A caderina com coloração verde é amplamente distribuída entre essas células. É por isso que parece que a membrana plasmática está tingida de verde.

    (cortesia de Louise Cramer, Laboratório de Biologia Celular Molecular & Unidade de Biologia Celular, University College London , Reino Unido e Vania Braga, Imperial College London, Reino Unido)

CAMs e câncer – um aplicativo da vida real
‘Corte’ e ‘Colar’ são comandos críticos em alguns tipos de câncer

ECM e CAMs estão envolvidos em muitos distúrbios. Em certos tipos de câncer, as CAMs podem estar envolvidas na disseminação de células cancerosas de um local primário para um secundário. No local primário, a adesão de células a células é perdida. As células são “cortadas” e transportadas para um segundo local. Aqui, a adesão celular é aumentada e a célula é “colada” em seu novo local. A célula se divide e com melhor adesão permanece no lugar e um câncer secundário se desenvolve. (Esta é uma descrição simples, mas o princípio está correto).
É evidente que a capacidade de compreender e controlar os comandos ‘cortar’ e ‘colar’ no ‘programa’ de crescimento do câncer pode ajudar a compreender como os cânceres secundários se desenvolvem.

Resumo

  • ECM e CAMs foram incluídos no ‘desempacotamento da célula’ porque esses materiais biológicos estão intimamente associados a quase todas as células. Eles fornecem links de comunicação bidirecionais cruciais da célula para o ambiente circundante e de uma célula para outra. Eles também são responsáveis por grande parte do suporte físico que permite que as células atuem como um grupo e como um tecido.
  • A biologia celular molecular da matriz extracelular (ECM) e células associadas moléculas de adesão (CAMs) está se tornando uma área de descoberta muito interessante, com vários links interessantes para doenças e distúrbios em animais, incluindo alguns tipos de câncer. Semelhante a uma matriz de palavras cruzadas, com pistas vindas de diferentes direções, a pesquisa em ECM e CAMs está produzindo alguns resultados surpreendentes. Prevê-se que a pesquisa neste campo mostrará que ECM e CAMs têm uma grande influência não apenas na vida e morte de uma célula, mas também na célula como membro da sociedade de células; a célula em um contexto social.

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