Definizione di microfilamento

I microfilamenti, chiamati anche filamenti di actina, sono polimeri della proteina actina che fanno parte del citoscheletro di una cellula. Il citoscheletro è la rete di filamenti proteici che si estende in tutta la cellula, dando la struttura cellulare e mantenendo gli organelli in posizione. I microfilamenti sono i filamenti più piccoli del citoscheletro. Hanno ruoli nel movimento cellulare, nella contrazione muscolare e nella divisione cellulare.

Struttura dei microfilamenti

I microfilamenti sono composti da due filamenti di subunità della proteina actina (da cui il nome di filamenti di actina) ferita in una spirale. In particolare, le subunità di actina che si uniscono per formare un microfilamento sono chiamate actina globulare (G-actina) e una volta unite sono chiamate actina filamentosa (F-actina). Come i microtubuli, i microfilamenti sono polari. La loro estremità caricata positivamente, o più, è appuntita e la loro estremità meno caricata negativamente è appuntita. La polarizzazione si verifica a causa del modello di legame molecolare delle molecole che compongono il microfilamento. Inoltre, come i microtubuli, l’estremità più cresce più velocemente dell’estremità meno.

I microfilamenti sono i filamenti più sottili del citoscheletro, con un diametro di da 6 a 7 nanometri. Un microfilamento inizia a formarsi quando tre proteine G-actina si uniscono da sole per formare un trimero. Quindi, più actina si lega all’estremità spinata. Il processo di autoassemblaggio è aiutato dalle proteine autoclampiniche, che agiscono come motori per aiutare ad assemblare i lunghi fili che compongono i microfilamenti. Due lunghi fili di actina si dispongono a spirale in modo da formare un microfilamento.

Questa è una micrografia di microfilamenti in un embrione di topo.

Funzioni dei microfilamenti

Contrazione muscolare

Uno dei ruoli più importanti dei microfilamenti è quello di contrarre i muscoli. C’è un’alta concentrazione di microfilamenti nelle cellule muscolari, dove formano le miofibrille, l’unità di base della cellula muscolare. L’actina è una proteina indispensabile per il movimento muscolare e i microfilamenti sono spesso chiamati filamenti di actina perché l’actina è così prominente nel sistema muscolare del corpo. Nelle cellule muscolari, l’actina lavora insieme alla proteina miosina per consentire ai muscoli di contrarsi e rilassarsi. Qui, né l’actina né la miosina possono funzionare correttamente senza l’altra e formano un complesso chiamato actomiosina. Gruppi di actomiosina si trovano nei sarcomeri, l’unità di base del tessuto muscolare.

Movimento cellulare

I microfilamenti svolgono un ruolo nel far muovere le cellule. Ciò si verifica in tutto il corpo ed è anche molto importante per gli organismi il cui intero corpo è costituito da una cellula, come le amebe; senza microfilamenti, non sarebbero mobili. L’actomiosina gioca un ruolo qui proprio come nelle cellule muscolari. Affinché le cellule si muovano, un’estremità di un microfilamento deve allungarsi mentre l’altra estremità deve accorciarsi e la miosina funge da motore per far sì che ciò accada.

I microfilamenti hanno anche un ruolo nello streaming citoplasmatico. Lo streaming citoplasmatico è il flusso del citoplasma (il contenuto della cellula, inclusa la parte fluida chiamata citosol e gli organelli cellulari) in tutta la cellula. Consente a nutrienti, prodotti di scarto e organelli cellulari di viaggiare da una parte all’altra della cellula. I microfilamenti possono attaccarsi a un organello cellulare e quindi contrarsi, trascinando l’organello in un’area diversa della cellula.

Divisione cellulare

Un’altra importante funzione dei microfilamenti è quella di aiutare a dividere la cellula durante mitosi (divisione cellulare). I microfilamenti aiutano il processo di citochinesi, che è quando la cellula “si stacca” e si separa fisicamente in due cellule figlie. Durante la citochinesi, un anello di actina si forma attorno alla cellula che si sta separando, e quindi le proteine della miosina attirano l’actina e la causano a contrarsi. L’anello si restringe sempre di più attorno alla cellula, trascinando con sé la membrana cellulare, fino a quando non si divide in due cellule. Successivamente, i microfilamenti si depolimerizzano, o si scompongono, in molecole di actina, facendo sì che l’anello si dissembri quando non è è necessario più a lungo.

Altri componenti citoscheletrici

Gli altri due tipi di filamenti che compongono il citoscheletro sono filamenti intermedi e microtubuli. I filamenti intermedi sono più grandi dei microfilamenti, con un diametro di circa 10 nm e i microtubuli sono più grandi dei filamenti intermedi a 23 nm. I filamenti intermedi sopportano la tensione nella cellula, danno la struttura cellulare e organizzano gli organelli cellulari e li legano in posizione. I microtubuli hanno un ruolo s nel trasportare gli organelli all’interno della cellula, formando il fuso mitotico durante la divisione cellulare e formando strutture come ciglia e flagelli che aiutano certe cellule a muoversi. Microfilamenti, filamenti intermedi e microtubuli lavorano tutti insieme come parte del citoscheletro per organizzare la cellula e aiutarla a svolgere le sue funzioni.

• Actina – La proteina che si unisce spontaneamente per formare microfilamenti.
• Citoscheletro – Una rete di filamenti proteici che si estende in tutto il citoplasma della cellula.
• Actomiosina – Un complesso delle proteine actina e miosina responsabile del movimento muscolare.
• Flusso citoplasmatico – Il flusso del citoplasma attraverso la cellula; trasporta molecole e organelli all’interno della cellula da un luogo all’altro.

Quiz

1. I microfilamenti hanno ruoli in _____.
A. Streaming citoplasmatico
B. Contrazione muscolare
C. Movimento cellulare
D. Tutto quanto sopra

2. I microfilamenti sono più larghi, più sottili o della stessa dimensione dei microtubuli?
A. Più ampio
B. Diluente
C. La stessa dimensione

3. Quale proteina forma un complesso con l’actina nelle cellule muscolari?
A. Lamin
B. Autoclampin
C. Miosina
D. Actomiosina