12.2: Filamentos Intermedios

“Filamentos intermedios” es en realidad un nombre genérico para una familia de proteínas (agrupadas en 6 clases basadas en la secuencia y la estructura bioquímica) que cumplen funciones similares en la protección y conformación de la célula o sus componentes. Curiosamente, incluso se pueden encontrar dentro del núcleo. Las filaminas nucleares, que constituyen filamentos intermedios de clase V, forman una fuerte malla protectora unida a la cara interna de la membrana nuclear. Las neuronas tienen neurofilamentos (clase IV), que ayudan a proporcionar estructura para los axones, extensiones largas, delgadas y delicadas de la célula que potencialmente pueden correr metros de largo en animales grandes. Las células de la piel tienen una alta concentración de queratina (clase I), que no solo atraviesa la célula, sino que se conecta casi directamente a las fibras de queratina de las células vecinas a través de un tipo de estructura de adhesión celular llamada desmosoma (descrita en el siguiente capítulo). Esto permite que la presión que podría ser capaz de estallar una sola celda se extienda sobre muchas celdas, compartiendo la carga y protegiendo así a cada miembro. De hecho, las malformaciones de las queratinas o de las proteínas que forman los desmosomas pueden conducir a condiciones denominadas colectivamente epidermólisis ampollosa, en las que la piel es extraordinariamente frágil, ampollándose y descomponiéndose con solo un ligero contacto, comprometiendo la primera línea de defensa del paciente contra la infección.

La mayoría de los filamentos intermedios se encuentran entre 50-100 kDa, incluyendo queratinas (40-67 kDa), laminas (60-70 kDa) y neurofilamentos (62-110 kDa). Nestin (clase VI), que se encuentra principalmente en neuronas, es una excepción, aproximadamente a 240 kDa.

Figura\(\PageIndex{2}\). Los filamentos intermedios están compuestos por subunidades lineales que se envuelven entre sí e interactúan muy estrechamente.

Estructuralmente, como se mencionó anteriormente, todos los lamentos intermedios parten de una subunidad fibrosa (Figura\(\PageIndex{2}\)). Esto luego se arrolla alrededor de otra subunidad filamentosa para formar un dímero de bobina enrollada, o protofilamento. Estos protofilamentos interactúan entonces para formar tetrámeros, los cuales se consideran la unidad básica de la construcción de filamentos intermedios. Usando proteínas llamadas plectinas, los lamentos intermedios se pueden conectar entre sí para formar láminas y mallas. Las plectinas también pueden conectar los lamentos intermedios a otras partes del citoesqueleto, mientras que otras proteínas pueden ayudar a unir el citoesqueleto IF a la membrana celular (por ejemplo, desmoplakin). La característica más llamativa de los filamentos intermedios es su relativa longevidad. Una vez hechos, cambian y se mueven muy lentamente. Son muy estables y no se descomponen fácilmente. No suelen ser completamente inertes, pero comparados con los microtúbulos y microfilamentos, a veces parecen serlo.

La epidermólisis ampollosa simple es una colección de enfermedades congénitas causadas por mutaciones en los genes de queratina KRT5 o KRT14, o al gen de plectina PLEC1. Estas mutaciones o bien debilitan la polimerización de la queratina en filamentos, o la interacción entre filamentos de queratina. Esto conduce a la incapacidad de cada célula individual para mantener la integridad estructural bajo presión. Otro tipo de EB, la epidermólisis ampollosa de unión (JEB), es causada por mutaciones en receptores de integrinas (b4, a6) o lamininas. Esto incluye JEB gravis o enfermedad de Herlitz, que es la más grave, a menudo conduce a la muerte posnatal temprana. El JEB también se relaciona con enfermedades degenerativas de la epidermólisis ampollosa (DEB) como la Cockayne-Touraine, cada una de las cuales se debe a una mutación en el colágeno tipo VII. Los productos génicos involucrados en JEB y DEB se discuten con más detalle en el siguiente capítulo. Desempeñan un papel en la adhesión de las células a la membrana basal, y sin ellas, la desorganización de las células conduce a conexiones incompletas entre las células epidérmicas y, por lo tanto, perjudica la distribución de la presión.

Algunas formas de la enfermedad de Charcot-Marie-Tooth, la enfermedad hereditaria del nervio periférico más común, también están ligadas a mutaciones de genes de filamentos intermedios. Esta enfermedad, también conocida como atrofia muscular peroneal o neuropatía sensorial motora hereditaria, es una enfermedad degenerativa no letal que afecta principalmente a los nervios de los brazos y piernas distales. Existe una amplia variedad de tipos y causas de CMT, siendo las más comunes las malformaciones de las células de Schwann y la vaina de mielina que forman. La CMT tipo 2 se caracteriza por malformaciones de los axones nerviosos periféricos, y está ligada a mutaciones de proteínas laminas A y de neurofilamentos ligeros. El mecanismo causal aún no se ha establecido; sin embargo, los neurofilamentos son elementos significativos para mantener la integridad de los axones largos.