Il citoscheletro è una struttura dinamica che rappresenta l’impalcatura della cellula, le sue fibre stabilizzano la posizione degli organelli. Esso conferisce la forma alla cellula e gli permette di muoversi. La sua funzione non si limita solo a questo in quanto il citoscheletro serve per il trasporto delle sostanze all’interno della cellula e nella divisione cellulare. Il citoscheletro è costituito da tre tipi di filamenti proteici:
- i microtubuli,
- i microfilamenti,
- i filamenti intermedi.
Microtubuli
I microtubuli sono i filamenti più spessi del citoscheletro avente diametro di 25 nm e diversi micrometri di lunghezza. Sono costituiti da due proteine chiamate α-tubulina e β-tubulina che combinandosi tra loro formano un dimero. Il microtubulo si allunga per addizione di dimeri di tubulina, e si disassembla per rimozione della stessa, i dimeri rimossi possono essere riciclati per formare altri microtubuli in diverse aree cellulari.
Altre proteine associate ai microtubuli (MAP) sono state scoperte e classificate in strutturali e motrici. Le MAP strutturali aiutano a regolare l’assemblaggio dei microtubuli e li legano ad altri polimeri del citoscheletro. Le MAP motrici utilizzano l’energia dell’ATP per generare movimento. Oltre a svolgere funzione strutturale i microtubuli sono i costituenti di ciglia e flagelli, strutture importanti per il movimento della cellula e sono anche coinvolti nel movimento dei cromosomi durante la divisione cellulare.
Microfilamenti
I microfilameti sono sono fibre flessibili e solide del diametro di 7 nm. Ciascun microfilamento è costituito da due stringhe intrecciate di actina, una proteina globulare. I filamenti di actina non possono contrarsi e generano il movimento attraverso un rapido assemblaggio e disassemblaggio. Nelle cellule muscolari i filamenti di actina sono associati a filamenti di miosina, un’altra proteina che utilizza l’energia dell’ ATP per generare movimento.
Di actina e miosina parleremo in modo approfondito negli articoli dedicati alla fisiologia della contrazione muscolare.
La cortex cellulare è una zona della cellula situata subito sotto la membrana plasmatica, i microfilamenti presenti in quest’area determinano la forma della cellula e sono importanti per il suo movimento.
Filamenti intermedi
I filamenti intermedi sono presenti solo in alcuni gruppi di animali come i vertebrati, hanno un diametro di 10 nm e sono in grado di fornire sostegno meccanico alla cellula. Questi filamenti sono numerosi nelle zone dove la cellula è maggiormente sottoposta a stress meccanico, per evitare una deformazione eccessiva a causa delle forze esterne. Esempi di filamenti intermedi sono le cheratine presenti nelle cellule epiteliali dei vertebrati, ed i neurofilamenti delle cellule nervose.
Mutazioni genetiche delle proteine dei filamenti intermedi, rendono la cellula più fragile e sono associati a malattie. Nel morbo di Lou Gehring (SLA), sono stati identificati neurofilamenti anormali delle cellule nervose che controllano i muscoli. Questa condizione interferisce col normale trasporto di materiale all’interno della cellula nervosa causandone la degenerazione.
Centrosomi e centrioli
Per espletare la loro funzione i microtubuli si devono ancorare ad altre parti della cellula. Una estremità del microtubulo è ancorata ad una regione chiamata centro di organizzazione dei microtubuli (MTOC), nelle cellule animali questa struttura è il centrosoma. il centrosoma contiene due strutture dette centrioli costituite da nove triplette di microtubuli disposte a formare un cilindro cavo.
Questa struttura ha un ruolo di primaria importanza nel processo di divisione cellulare (La mitosi).