Interacciones de las Células: adhesiones y uniones celulares de Bmc 2023

Interacciones Celulares

Microvellosidades Uniones estrechas Filamentos intermedios Desmosomas 1 0.25 pm 1 pm Filamentos de actina Uniones adherentes Uniones en hendidura (gap Canales entre células 0.3 pm Lámina basal 0.1 pm INTERACCIONES DE LAS CÉLULAS Adhesiones Celulares Uniones Celulares BMC 2023 Lic. Camila OquelíCilia Narrow extracellular space Microvilli Apical region of an epithelial cell Cell junctions Tight junction Adhesive belt Desmosome Gap junction Basal region Basal lamina Basement membrane Reticular fibers Blood vessel Ground substance ellular Protein fibers Elastic fiber Collagen fiber Reticular fiber Resident cells Mesenchymal cell Macrophage Adipocyte V Fibroblast Epithelium Connective tissue Nerve ending Capillary

Contenido

• Características generales
• Elementos que participan en las interacciones celulares
• Tipos de uniones celulares o Uniones oclusivas (herméticas)
• Uniones de anclaje
• Uniones adherentes
• Adhesiones focales
• Desmosomas
• Hemidesmosomas o Uniones comunicantes (de tipo gap)
• Patologías asociadas

Introducción a las Interacciones Celulares

Muchas de las interacciones celulares que existen, mantienen unidas las células de un tejido (epitelial) y regulan la homeostasis de ese tejido con respecto a sus procesos celulares clave. Los defectos que se dan en estas interacciones pueden ocasionar una gran variedad de anormalidades que son comunes en trastornos genéticos y en cáncer.

Adhesión celular Unión celular Interacciones célula- célula o célula-matriz extracelular Posibilita la comunicación celular Promueve la inmovilización celular y la polaridad celular estable Formación de grandes agregados de proteínas (visibles al microscopio electrónico)Adhesiones celulares: proteínas de adhesión Uniones celulares: proteínas de adhesión + otros grupos de proteínas

- E-cadherin Claudin 5 a-catenin Occludin B-catenin JAM-A G Desmoglein ZO-1 Desmocollin ZO-2 Desmoplakin Actin Plakophilin Cytokeratin & CSH% Plakoglobin

Procesos Celulares Involucrados

• Función de barrera
• Crecimiento
• Supervivencia
• Diferenciación
• Migración
• Respuesta inmune 0

Elementos que Participan en las Interacciones Celulares

A. Moléculas de Adhesión Celular (CAMs)

Son proteínas transmembranales. Median la adhesión célula-célula o célula-matriz y la transmisión de señales. Son de dos tipos: 1. Dependientes de Ca2+ Cadherinas, Selectinas, Integrinas 2. Independientes de Ca2+ Superfamilia de las Inmunoglobulinas (IgSF)

B. Filamentos del Citoesqueleto

C. Proteínas de Anclaje

Ejemplo: Cateninas (fijan las CAMs al citoesqueleto y transmiten señales hacia o desde el citoplasma)

D. Proteínas de la Matriz Extracelular

cytoskeletal filaments plasma membrane intracellular attachment proteins CELL 1 CELL 2 transmembrane linker proteins extracellular space extracellular matrix

A. Moléculas de Adhesión Celular (CAMs)

Mecanismos de Adhesión de las CAMs

1. HOMOPHILIC BINDING
2. HETEROPHILIC BINDING
3. BINDING THROUGH AN EXTRACELLULAR LINKER MOLECULE cadherins Ig-like CAMs integrins selectins

Características de las CAMs

Integrinas

Selectinas L-Selectin Lectin-like domain EGF-like domain Structural domain E-Selectin a Subunit P-Selectin Src Cytosol Vinculin Signals transmitted to the nucleus Talin Focal adhesion kinase (FAK) Nucleus Ligand 02- 3 Gal B1 -- 4 SO. <GIcNAC Remainder of oligosaccharide /a1-3 Fuc Transducción de señales Extracellular (b) a-Actinin Myosin DNA Paxillin Actin filament Collagen Fibronectin ß Subunit Glycoprotein SiAEjemplo: Median interacciones transitorias entre los leucocitos circulantes y las paredes vasculares en los sitios de inflamación y coagulación. 1 2 Endothelial activation Neutrophil trapping 3 4 Neutrophil activation Neutrophil adhesion 1 5 Neutrophil invasion Invasion i - ICAM ¥ - Selectin - Platelet activating factor Il - Integrin (unactivated) 1 1 - Integrin (activated) (a) 2.5 um 2.5 um (b) (c) 2.5 um

IgSF

COOH Cytoplasm Extracellular Fn Ill domains NH2 lg domains NH2 Extracellular Cytoplasm COOH Ejemplo: Median el crecimiento de los axones. L1 and CHL1 U Immunogobulin domain FASNK/RI 2 Fibronectin III repeat Sema3a DCX Doublecortin ECM Extracellular matrix ECM MT Microtubules RGD/DGEA B Neuropilin-1 8 Integrin ERM SRC Growth cone collapse FIGQ/AY 1 DCX PI3K 1 MT MEK Ankyrin Actin 1 Spectrin ERK Axon growth ax cell migration 1 Hidrocefalia Retardo mental Espasticidad

Cadherinas

Plasma membrane Ca2 Capacidad para llevar a cabo una transición epitelio mesenquima. Importante en embriogénesis. Ejemplo: La pérdida de la expresión de E-cadherina provoca una transición epitelio-mesenquima. Sucede frecuentemente durante la metástasis tumoral. Cadherin switch Epithelial Mesenchymal EMT Balanced traction force CIL Imbalanced traction force Actin E-Cadherin N-Cadherin p120 TActin RAC RAC RAC + Traction Focal Extracellular matrix force adhesion Invasion or migration Cáncer metástasis RAC1 RHOA Net force Traction force Nature Reviews | Molecular Cell Biology

Tipos de Uniones Celulares

Tight junction Adherens junction Gap junction Desmosome HID (a) Copyright 1999 John Wiley and Sons, Inc. Al rights reserved.

1. Uniones oclusivas (herméticas, tight junctions) Sellan el espacio entre las células
2. Uniones de anclaje Permiten que las células soporten tensiones mecánicas
3. Uniones comunicantes Median el paso de señales químicas o eléctricas entre dos células

1. Uniones Oclusivas

Distribución de Uniones Oclusivas

Están presentes en las láminas de células epiteliales.

Composición de Uniones Oclusivas

Proteínas transmembranales: claudinas, ocludinas, JAMs. Pueden hacer contacto con filamentos de actina.

Estructura de Uniones Oclusivas

Las proteínas transmembranales forman un cordón que rodea completamente a cada célula y que estable- ce contacto directo con cordones similares en células adyacentes, lo cual sella el espacio entre las células.

Disposición de Uniones Oclusivas

A nivel de la región apical. Plasma membrane Plasma membrane NH Occludin NH2 Actin Regulatory proteins Actin 150 AAs COOH 201 201 (202 COOH Regulatory proteins 202 203 Regulatory proteins Claudins Regulatory COOH proteins 202 COOH 201 201 203 NH2 NH, ... COOH COOH 203 201 Z03 Actin 202 NH2 NH2 201 ..... PKr JAMS 201 H2N HOO 201 NH 7H6 Tight junctionis Lumen Mocus layer Apical side Basolateral surface AFS -cingulin cingulin

Funciones de Uniones Oclusivas

- Barreras con permeabilidad selectiva al paso de sustancias de un lado a otro del epitelio - Barreras al movimiento de proteínas membranales (generan polaridad celular) - Por ejemplo: barrera hematoencefálica, reabsorción de Mg2+ a nivel renal, impermeabilidad de la piel al agua Las células pueden modificar las uniones herméticas en respuesta a señales. Lumen Microvello Empalme fuerte Célula Fluido extracelular interacting plasma membranes A intercellular space 0.6 um sealing strands of tight- junction proteins cytoplasmic half of lipid bilayer cell 1 cell 2 (A) Transporte paracelular

2. Uniones de Anclaje

Características Generales de Uniones de Anclaje

Tienen una distribución muy amplia, pero son especialmente abundantes en tejidos sometidos a estrés mecánico severo (músculo cardíaco, epitelio de la piel, entre otros) Conectan elementos del citoesqueleto de una célula con los de otra célula o con la matriz extracelular, permitiendo que grupos de células funcionen como unidades estructurales robustas.

Tipos de Uniones de Anclaje

2.1. Uniones adherentes (participan filamentos de actina) Célula-célula 2.2. Adhesiones focales (participan filamentos de actina) Célula-matriz extracelular 2.3. Desmosomas (participan filamentos intermedios) Célula-célula 2.4. Hemidesmosomas (participan filamentos intermedios) Célula-matriz extracelular

2.1. Uniones Adherentes (Cinturones de Adhesión)

Composición de Uniones Adherentes

Participan proteínas transmembranales del tipo cadherina, filamentos de actina y proteínas intracelulares de anclaje que conectan los elementos anteriores.

Estructura de Uniones Adherentes

Como un cinturón que rodea completa- mente a la célula (banda de adhesión). Adherens Junction Actin filaments Intercellular space B-Catenins Cell1 Cadherin Cell 2 O'Day Proteínas intracelulares de anclajeactin filaments inside microvillus LUMEN microvilli extending from apical surface tight junction adhesion belt cadherins. bundle of actin filaments lateral plasma membranes of adjacent epithelial cells basal surface

Funciones de Uniones Adherentes

Por ejemplo, papel fundamental en la morfogénesis animal: plegamiento de láminas epiteliales para formar tubos epiteliales

Estructura y Disposición de Uniones Adherentes

Como un cinturón que rodea completamente a la célula (banda de adhesión).Por debajo de las uniones oclusivas. sheet of epithelial cells 1 1

2.2. Adhesiones Focales

Composición de Adhesiones Focales

Integrinas, componentes de la matriz extracelular, proteínas de anclaje y filamentos de actina.

Estructura y Disposición de Adhesiones Focales

Como contactos puntuales, a nivel de la región basal de los epitelios. junction Adhesion belt Actin filaments Desmosome Actin filaments 7/11 Hemi- Desmosome Focal contact O'Dav

Función de Adhesiones Focales

Puntos de anclaje mecánico de las células epiteliales con la lámina basal.

2.3. Desmosomas

Desmosome Tonofilaments. (Keratin Intermediate Filaments) Desmocollins Adhesion plaque (plakoglobin, desmoplakins) Desmogleins Intercellular space Cell membranes Cell1 Cell 2

Composición de Desmosomas

Proteínas transmembranales del tipo cadherina no clásicas, proteínas intracelulares de conexión, y filamentos intermedios.

Estructura de Desmosomas

Contactos puntuales que recuerdan a botones

Disposición de Desmosomas

Por debajo de los cinturones de adhesión

Función Particular de Desmosomas

Distribución de fuerzas, de tensiones, a lo largo de los epitelios junction Adhesion belt Actin filaments Desmosome Actin filaments 11 Hemi- Desmosome Focal contact O'Day

2.4. Hemidesmosomas

Composición de Hemidesmosomas

Integrinas, componentes de la matriz extracelular, proteínas intracelulares de anclaje, y filamentos intermedios

Estructura y Disposición de Hemidesmosomas

Contacto puntual, equivalente a medio desmosoma. En la región basal de las células epiteliales

Función de Hemidesmosomas

Anclaje de las células epiteliales a la lámina basal Tight junction Adhesion belt Actin filaments Desmosome Actin filaments 11 Hemi- Desmosome Focal contact O'Day

3. Uniones Comunicantes (Tipo Gap)

Composición de Uniones Comunicantes

Proteínas integrales llamadas conexinas

Estructura de Uniones Comunicantes

6 conexinas forman un conexón. Dos conexones de células adyacentes se alinean y hacen contacto directo, formando un canal acuoso. interacting plasma membranes channel 1.5 nm in diameter gap of 2-4 nm connexon composed of six subunits two connexons in register forming an open channel between adjacent cells

Disposición de Uniones Comunicantes

Abarcando áreas de mayor o menor tamaño según el número de conexones que estén reunidos. Su distribución es muy amplia. large gap junction membranes small gap junction (A) 200 nm (B)