II. FABRICACIÓN DE LAS PARTES: DEL ADN A LAS PROTEÍNAS

COMO vimos anteriormente, la escalera que forma a la molécula del ADN puede abrirse longitudinalmente al separarse las mitades de los escalones temporalmente por rompimiento de los puentes de hidrógeno que mantienen unidas a las bases complementarias. Cada mitad de escalón, desconectada, puede entonces asociarse a una contraparte provisional, formando así un nuevo par de bases. La cadena de bases sintetizada sobre el molde del ADN es necesariamente complementaria al segmento abierto de la escalera. A medida que la molécula del ADN se abre y la información se transmite, se va formando una nueva molécula complementaria. La cadena sintetizada será de ADN cuando el ADN se duplica, mientras que cuando la información del ADN se pasa a una molécula de ácido ribonucleico (ARN) decimos que el código ha sido transcrito.

SÍNTESIS DE LOS ARNs: FABRICACIÓN DE MOLÉCULAS INTERMEDIARIAS

Los ARNs fueron hallados primeramente en las células formando las estructuras llamadas ribosomas que participan en la síntesis de proteínas. Años después se descubrieron los ARNs de transferencia (ARNt) y los ARNs mensajeros (ARNm). En los últimos años se ha identificado un gran número de ARNs pequeños dentro del núcleo de las células (ARNsn). A diferencia del ADN, cada molécula del ARN está formada por una sola cadena de bases, esto es, como si fuera sólo media escalera y por lo tanto no tiene estructura de doble hélice. Tres de las bases son idénticas a las del ADN (A, G, C,), y el uracilo (U) sustituye a la timina apareándose perfectamente con la adenina. Las bases en las moléculas de los ARNs contienen además un azúcar diferente al que se encuentra en el ADN. Los nucleótidos se asocian al azúcar llamado ribosa, mientras que en el ADN se asocian a la desoxirribosa, cuyas uniones entre los átomos de carbono son mas estables. Por esta característica los ARNs son más lábiles, es decir, se rompen con facilidad. Los diferentes tipos de ARNs varían de tamaño. Hay ARNs muy grandes, como los ribosomales, que pueden tener miles de nucleótidos y ARNs pequeños con solamente 25-30 nucleótidos. Cada uno de ellos tiene una función diferente en las células, aunque todas ellas están relacionadas con la transmisión de la información genética. Participan en la edición de los mensajes, ya sea que ellos mismos lleven el mensaje, o se encarguen de dirigir el ensamblaje de las proteínas seleccionando a los componentes de éstas y llevándolos a la línea de ensamble. Tenemos así que las moléculas de ARN mensajero (Figura II.1) llevan las instrucciones del ADN a ribosomas que son la línea de ensamble. Ahí, el mensaje se descifra para. tener las instrucciones y acomodar las partes que forman urna proteína específica. En este nivel se requiere la ayuda de los" ARN de transferencia (Figura. II.2), cuyo papel es llevar los aminoacidos, que son los componentes de una proteína, al sitio de ensamble.

Figura II.1. Estructura del ARN mensajero.

Figura II.2. Asas y regiones de doble cadena en los ARN de transferencia (ARNt). La región variable en los diferentes ARNt corresponde al anticodón, donde se une al codón correspondiente en el ARN mensajero. El extremo 3ñ es al que se unen los aminoácidos.

Los ribosomas mismos están constituidos por ARN ribosomales (Figura II.3). Cada ribosoma está formado por tres moléculas de ARN, que en este caso tienen un papel estructural. Los ARNs que son de tamaño muy pequeño (ARNsn) tienen una participación importante en la edición de los mensajes, es decir, participan en la modificación del ADN mensajero, para asegurar que cuando éste llegue a los ribosomas lleve un mensaje correcto.

Figura III.3. El complejo arreglo de asas y regiones de doble cadena que muestran las ARN ribosomales en procariontes (16S) y en eucariontes (18S). Se nota una cierta similitud estructural entre los ARN, la cual se mantiene en toda la escala evolutiva.

El tener un material primario o precursor que puede ser arreglado en diferentes formas por corte y reunión de fragmentos de las moléculas de ARN, ofrece un gran número de posibilidades para hacer: 1) diferentes mensajes a partir de una información limitada, y 2) corrección de errores que no se hubieran detectado en la transcripción primaria. Por otro lado, al estudiarse estos procesos quedó claro para los investigadores que estas modificaciones de los ARNs, que implican actividades enzimáticas inherentes a las mismas moléculas, podrían explicar cómo se originó la clave de la información genética y los mecanismos para preservarla y transmitirla. Si consideramos al ARN como el primer biopolímero, o sea, la primera macromolécula biológica que se formó en la tierra primitiva, sus características de enzima le habrían permitido romper y reunir diferentes fragmentos de sí misma, proceso llamado autocatálisis, hasta formar fragmentos con información coherente y por lo tanto utilizable. Una vez formados los fragmentos podrían dar instrucciones para fabricar proteínas. Más tarde, a partir de estos mismos ARNs, se originarían moléculas del ADN, ya que las bases de los dos tipos de moléculas son siempre complementarias. Este paso habría requerido de la reacción inversa a la reacción conocida como transcripción y de la cual ya hemos hablado. De hecho se ha probado que se presenta esta reacción y es mediada por la enzima transcriptasa reversa, que ya ha sido identificada por varios investigadores en todas las células. El ADN como tal, por sus características de estabilidad y capacidad de autorreplicación, sería seleccionado como el almacén de la información genética primeramente organizada al azar por las moléculas primitivas de ARN. Desde ese momento el flujo de información sería de ADN a ARN y se origina la fabricación de proteínas.

La transcripción del ADN para formar una molécula de ARN se hace por las enzimas llamadas polimerasas del ARN, que incorporan ribonucleótidos en una cadena leyendo siempre la información que está en el ADN en la dirección 3ñ-5ñ (Figura II.4). Las diferentes polimerasas se encargan de sintetizar los distintos tipos de ARNs por un mecanismo idéntico. Cada polimerasa empieza a leer un mensaje en el ADN cuando encuentra una señal que le indica dónde y qué tan rápido debe leerlo. Esta señal puede ser una secuencia especial de bases o la presencia de proteínas reguladoras en el sitio en donde se inicia la lectura. Una vez iniciada la lectura la polimerasa continúa incorporando ribonucleótidos a la cadena nueva hasta que se encuentra una señal en el ADN que le indica que ahí acaba la lectura de ese mensaje. Este mensaje o transcrito primario se desprende del ADN y de la polimerasa, y queda libre para ser modificado o llevado directamente a los ribosomas. El ADN puede volver a cerrar sus medios escalones en la región de la molécula que fue transcrita.

Si el transcrito tiene información para hacer proteínas es un precursor de ARN mensajero. El transcrito puede ser también precursor de ARNs ribosomales, de ARNs de transferencia o de ARNs pequeños.

Figura II.4. Esquema de la transcripción: A) Llegada de la ARN- polimerasa a su promotor; B) desdoblamiento de la doble hélice para que se inicie la síntesis de ARN; C) iniciación de la síntesis de ARN; D) alargamiento del ARN a medida que se desplaza la polimerasa; E) el ARN transcrito se desprende ya completo, al igual que la polimerasa.

El primer nivel de control de la traducción de un mensaje viene desde la modificación adecuada del mensaje que va a salir del núcleo a través del proceso de edición, en un segundo paso ese mensaje se traducirá siempre y cuando tenga las características esenciales. Por ejemplo, para el primer nivel un ARNm se puede transcribir en todas las células de un organismo; sin embargo, sólo es editado adecuadamente en algunas de ellas, permitiendo que la proteína correspondiente se sintetice solamente en algunas células. Para el segundo nivel de control se puede usar como ejemplo la presencia y longitud de una secuencia localizada en el extremo 3ñ de la mayoría de los ARNm, como se ve en la figura II.1. Esta secuencia de alrededor de 200 bases está formada exclusivamente de adeninas, por lo que se le conoce como el extremo poli A. La longitud de este poli A determina la velocidad y frecuencia de traducción de un ARNm, de modo que ARNs mensajeros con un poli A muy pequeño ya no se asocian con ribosomas para sintetizar proteínas, de donde se ha propuesto que la célula no utiliza mensajeros viejos que podrían estar alterados o dañados.

El precursor de un ARNm tiene además bloqueado su extremo 5ñ por una guanina que se coloca en posición invertida en la cadena de ribonucleótidos, formando un tapón (Figura II.5), por lo cual no puede ser desprendida por las enzimas que romperían, un enlace fosfodiéster típico. Este bloqueo se conserva para proteger a la molécula de ARNm durante el proceso de edición, al igual que la secuencia poli A mencionada anteriormente. Otras secuencias que se conservan en el ARNm modificado, esto es, aquellas que codifican a la proteína respectiva, se llaman exones. Las secuencias que se eliminan durante la modificación se llaman intrones.

Figura II.5. Bases metiladas en el tapón o casquete del extremo 5ñde los ARN mensajeros.

Un transcrito primario puede entonces tener varios exones y varios intrones. Por ejemplo; el gen de ovalbumina, una proteína formada por aproximadaniente 4 300 aminoácidos, contiene las secuencias de siete intrones que se transcriben al ARNm y se eliminan cuando el ARNm se modifica. El ARNm que se encuentra en los ribosomas sólo tiene las secuencias que codifican 4 300 aminoácidos que forman la proteína. Se ha especulado que los intrones, al no tener un mensaje, son los sitios en que pueden introducirse; alteraciones (en donde la frecuencia de mutación es muy alta) y aun preservar sin cambio aquellas secuencias que tienen mensajes que no pueden alterarse para el funcionamiento normal de las células. La modificación de los ARNm por remoción de intrones se conoce como splicing que en español correspondería a edición (Figura II.6). En este proceso participan los ARNsn formando partículas ribonucleo-proteicas sobre las que se hace la edición. La edición del mensaje se hace eliminando partes que no se necesitarán para entender las instrucciones y construir una determinada pieza o proteína o reuniendo fragmentos de mensajes provenientes de diferentes regiones del ADN y que al unirse adquieren sentido. Este último proceso de edición seria el equivalente a formar un párrafo recortando y pegando palabras de varios artículos diferentes de una revista. Los ARNs ribosomales y los ARNs de transferencia se sintetizan también de precursores que se transcriben de regiones especiales del ADN utilizando polimerasas que reconocen las señales específicas para que estas moléculasfpuedan sintetizarse. Se transcriben como precursores y deben ser modificados mediante edición de los transcritos primarios para que puedan convertirse en moléculas funcionales. Estos ARNs así como los ARNs pequeños no tienen información para hacer proteínas y participan en los diferentes mecanismos que resultan en la transcripción de la información de un gen y en la síntesis de las proteínas.

Figura II.6. Proceso de edición (splicing) de un ARN mensajero snrp = partículas ribonucleoproteicas. Los números 1 a 6 se refieren a diferentes tipos de partículas: A) mensajero que se va a editar; B) eliminación del intrón; C) formación de la estructura de lazada (lariat); D) mensajero editado.

PRODUCCIÓN DE LAS PARTES: SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

Las proteínas corresponden a las partes de las diferentes maquinarias celulares que ejecutan las instrucciones almacenadas en el ADN. Las instrucciones no se limitan a cómo unir a los aminoácidos sino que también indican cuándo se traduce el mensaje del cual se construye una proteína y el orden en que ésta debe construirse. Las instrucciones también permiten que se puedan hacer muchas copias de una proteína cuando así se requiera. Cada secuencia de tres nucleótidos en un ARNm forma un codón, es decir, la unidad mínima en la clave que, al descifrarse, indica qué aminoácido se selecciona para ponerlo en la línea de ensamble. Un ARNm debe ser por lo tanto tres veces más largo en nucleótidos que la proteína que codifica.

Cuando un ARNm especifica su información se dice que esta siendo traducido, pues ése es el momento en que la información contenida originalmente en el ADN se interpreta y se puede sintetizar una proteína. Los ARNs de transferencia son los encargados de seleccionar cada uno de los aminoácidos, lo reconoce y se une a él a través de su extremo 5ñ. Los ARNt cargados llegan a los ribosomas, en donde el ARNm está siendo traducido y translocan al ribosoma el aminoácido necesario para que la proteína se vaya formando. Cada molécula de ARNt se une solamente a un tipo de los 20 aminoácidos que se encuentran en el citoplasma de las células y de cuya combinación resultan las proteínas. En el extremo opuesto, en donde se une el aminoácido a la molécula de ARNt, hay una estructura en forma de asa y en ella está la secuencia de tres bases llamada anticodón, la cual encaja perfectamente con el codón del ARNm ya que le es complementaria (figura II.3) Al engancharse estas secuencias se asegura que el aminoácido seleccionado se incorpore en el orden preciso en la secuencia de la proteína que se está sintetizando. Todo este ensamble coordinado entre codones, anticodones y formación de enlaces químicos entre aminoácidos para fabricar una proteína se lleva a cabo sobre los ribosomas (Figura II.7). Las dos partículas de ribosomas contienen moléculas de ARN combinadas con proteínas. El ARNr de mayor tamaño (llamado de 26 ó 28S) y uno llamado 5S forman la partícula más grande y el de menor tamaño (16 ó 18S) forma la partícula pequeña. El arreglo estructural de los ribosomas permite que sobre ellos se acomoden todos los elementos que participan en la construcción de una proteína. En esta compleja línea de ensamble existen también diferentes enzimas y factores que inician y terminan la traducción del mensaje, permiten formar la unión entre los aminoácidos y desprender a la proteína completamente terminada. Un mensaje puede ser usado muchas veces si la célula requiere de una gran cantidad de una proteína determinada o puede ser descartado si sólo requiere que se traduzca una sola vez. Estos pasos son controlados por las necesidades de producción de las células y de acuerdo con programas bien establecidos, lo que lleva al buen funcionamiento de un organismo. Las proteínas constituyen más de la mitad del peso seco de una célula, tienen gran diversidad de tamaños, arreglos tridimensionales y muy variadas funciones. En el humano hay más de 100 000 proteínas diferentes. Algunas son enzimas o catalizadores de reacciones químicas dentro de las células, otras tienen actividad lítica para destruir blancos específicos y componentes extraños a la célula, y otras más forman diversas estructuras celulares. Los aminoácidos que las forman (20 diferentes) son moléculas con una estructura básica común, formada por un carbono denominado alfa, al que se une un grupo carboxilo (COOH), un grupo amino (NH₂) y un residuo de varios carbonos y otros átomos que le dan a cada aminoácido su propia personalidad química y carga eléctrica.

Figura II.7. Traducción de un ARN mensajero y síntesis de la proteína para la cual lleva la información.

De esta manera se producen aminoácidos básicos, ácidos y neutros, cuya combinación, al fabricarse una proteína, también le confiere a ésta características químicas propias. La posibilidad de combinar varios aminoácidos permite también gran versatilidad en la fabricación de proteínas y por consiguiente en las funciones que desempeñan. Los diferentes aminoácidos se unen entre sí originándose un enlace peptídico que se forma entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del aminoácido que se inserta en la cadena. Una cadena o polipéptido formado de varios aminoácidos tiene entonces un extremo amino terminal y un extremo carboxilo terminal (Figura II.8). De la secuencia en que se ordenan los aminoacidos o la estructura primaria de la proteína dependerá la estructura de ésta a niveles secundarios. Por ejemplo, las interacciones entre ciertos aminoácidos pueden formar puentes de hidrógeno o puentes disulfuro y dar origen a regiones en la proteína con forma de espiral o de hojas planas. Las combinaciones que se dan en estas regiones constituyen lo que se denomina un dominio. Una proteína pequeña tiene por lo general un dominio, una grande tendrá varios. Algunas proteínas están constituidas por la asociación de varios polipéptidos idénticos, otras están formadas por polipéptidos que pueden tener diferente secuencia de aminoácidos y distinto tamaño. Las proteínas tienen que sintetizarse con mucha precisión, ya que un solo cambio en un aminoácido es suficiente para alterar su estructura y función, a veces con resultados fatales. Por ejemplo, en la proteína hemoglobina, componente principal de los glóbulos rojos de la sangre, el cambio de glutámico por valina es suficiente para que esta proteína funcione inadecuadamente y se produzca en el organismo el padecimiento llamado anemia falciforme.

Figura II.8. Formación de la unión peptídica entre aminoácidos para formar un polipéptido o proteína. Algunas proteínas están formadas por varios polipéptidos que una vez sintetizados interaccionan entre sí a través de enlaces diversos. Las proteínas formadas por un solo polipéptido se llaman monoméricas, a diferencia de las que tienen dos, que son diméricas, tres las triméricas, etc., hasta poliméricas.

En el caso que nos interesa en este libro, que es el de las proteínas que participan en movimiento, éstas se encuentran en el citoplasma de las células formando la matriz fibrosa que constituye el citoesqueleto. Este nombre se deriva de las características estructurales de sus elementos que dan un soporte rígido alrededor del cual se organiza el resto del citoplasma y del cual depende también la forma que adopta la célula y los movimientos que puede realizar. Las primeras observaciones del citoesqueleto en el citoplasma se hicieron desde el siglo XIX. Hay descripciones detalladas de estructuras fibrosas en neuronas, realizadas por Sigmund Freud y Santiago Ramón y Cajal.

Este último, usando técnicas de tinción de plata, pudo describir una matriz organizada en células de glia. No fue sino hasta los años cincuenta y sesenta que el uso del microscopio electrónico y del glutaraldehído, como fijador de células, permitieron la identificación de estructuras individuales y morfológicamente distintas dentro de la matriz citoplásmica. Sin embargo, la verdadera y diversa identidad proteica de los componentes del citoesqueleto se pudo establecer años más tarde, utilizando metodología bioquímica e inmunológica. Analizaremos los componentes proteicos más abundantes del citoesqueleto:

Actina. Ésta es una proteína globular con un peso molecular de 42 700 daltones, es decir, que tiene aproximadamente 427 aminoácidos formando una cadena lineal o polipéptido. Su nombre deriva del griego y significa rayo. Es una proteína acídica, pues contiene un elevado porcentaje de aminoácidos ácidos y una carga eléctrica negativa. Tiene una molécula de Ca²⁺ asociada que utiliza la conformación globular y una molécula de ATP, cuyo fosfato terminal se hidroliza cuando varias moléculas se asocian y polimerizan para formar la actina filamentosa. Al enredarse dos de estos filamentos se forma un microfilamento de actina que; se ve al microscopio electrónico como una fibrilla de 7- 9nm en el citoplasma de las células (Figura II.9).

Figura II.9. Estructura de un monómero de actina con sus sitios de unión a Ca²⁺ y ATP (A) y de un polímero o microfilamento de actina (B) formado de muchos monómeros ensamblados en una doble espiral.

Hay varias formas de la actina en los diferentes tipos de células de un organismo y en ocasiones dentro de una misma célula. Las diferencias se deben principalmente a sustituciones de uno o varios aminoácidos que no alteran las propiedades funcionales de la proteína. Así tenemos que la actina alfa es característica del músculo esquelético, mientras que las formas beta y gamma existen en músculo liso y estriado y en células no musculares. Esto significa que en un mismo organismo pueden existir diferentes isoformas de la actina, lo que llevó a considerar que debe haber genes diferentes para codificar a las diferentes actinas. Se ha encontrado que ciertamente existen en una célula varias copias de los genes de la actina, algunas de las cuales se expresan solamente en un tipo celular, por lo que ciertas células sólo fabrican una isoforma de esta proteína —como sería el caso del músculo esquelético—, aunque tienen la información para hacerlas todas. Algunas veces, como en el actinomiceto Dictyostelium discoideum, se expresa una sola forma de la actina, aunque hay 17 copias del gen de ésta.

Una gran variedad de proteínas se asocia a la actina y gobierna de diferentes formas la configuración y función de la proteína y de los microfilamentos. Algunas de estas proteínas regulan, por ejemplo, la viscosidad de la actina purificada formando puentes entre los filamentos, otras forman haces de éstos, provocando rigidez en filamentos en paralelo, algunas forman conexiones a distancia entre las fibras aisladas, y otras mas se unen a filamentos aislados y regulan su polimerización rompiendo el filamento o estabilizándolo. Entre estas proteínas asociadas a la actina se puede citar a la gelsolina, la tropomiosina, la severina, la fimbrina, la vellosina, etc. y, desde luego, la miosina, que junto con la actina puede convertir la energía química del ATP en movimiento contráctil en muchos tipos de células. Hace tiempo se pensaba que la actina y la miosina eran proteínas exclusivas de las células musculares. Ahora se sabe que también son proteínas estructurales en las células no musculares.

Miosina. Es una proteína de gran tamaño. Su nombre se deriva de la voz músculo ya que es en los tejidos musculares donde se encuentra en gran abundancia. La etimología de músculo proviene del griego mus (ratón), al parecer porque los médicos hipocráticos encontraron una analogía entre estos roedores y las masas de carne que parecen deslizarse rápidamente por debajo de la piel. La miosina existe en varias formas. La miosina I tiene una cadena de aminoácidos llamada pesada, porque está formada por 1 200 a 1 400 aminoácidos y una o dos cadenas ligeras con 130 a 150 aminoácidos. Este tipo de miosinas se encuentra en células no musculares. La miosina II forma los filamentos gruesos en los sarcómeros de los músculos y también se encuentra en células no musculares que requieren la contracción de las estructuras formadas por la actina, como puede ser el anillo de constricción en una célula en división (Figura II.10). Está formada por una combinación de seis polipéptidos, dos con cadenas de 2 000 aminoácidos y dos pares de cadenas ligeras formadas por 160 a 200 aminoácidos. Por su gran tamaño esta molécula es soluble solamente a altas concentraciones de sal. Cuando se agregan estos seis polipétidos forman fibras con extremos globulares o cabezas en donde se acomodan las cadenas ligeras. La combinación de varias de estas fibras produce un filamento grueso que, visto en el microscopio electrónico, tiene un diámetro de aproximadamente 30 nm. A diferencia de la actina, las miosinas varían mucho en su evolución, pero la secuencia de aminoácidos, aunque algo similar, sí es diferente en los distintos tipos de células. Hay varios genes para las diferentes miosinas y, como en el caso de la actina, no todos se expresan en las mismas células. H. Huxley encontró que la parte de la molécula de miosina que interacciona con la actina se puede desprender del resto de la molécula, y ya separada puede seguir interaccionando con los filamentos de actina para formar complejos que, observados al microscopio electrónico, tienen la apariencia de puntas de flecha. Esta metodología fue utilizada en células no musculares por H. Ishikawa y sus colaboradores en la Universidad de Pensilvania, quienes demostraron que los fragmentos de miosina se unían a estructuras específicas en las células que correspondían en apariencia a los microfilamentos observados por varios microscopistas en los sarcómeros del músculo. Esta unión es completamente específica para la actina, lo que permitió no sólo observar en una célula no muscular a los filamentos de la actina, sino distinguirlos de otros tipos de estructuras fibrosas en el citoplasma. La interacción de la actina con la miosina y otras proteínas regula en las células no musculares los movimientos como la citocinesis y la locomoción, migración de partículas y organillos, contracción de vacuolas y cambios de forma.

Figura II.10. Diagrama de las moleculas de miosina II (A) y I (B) en el que se muestra la cabeza globular asociada a las cadenas ligeras.

Tubulina. Esta proteína es también mayoritaria en el citoesqueleto de las células. Está organizada como un dímero con un peso molecular de 115 000 daltones, en el que participan las proteínas llamadas tubulina alfa y tubulina beta en la misma proporción (Figura II.11). Cada una de estas proteínas está formada por aproximadamente 550 aminoácidos, con una buena proporción de residuos acídicos, por lo que también son proteínas acídicas. Los dos tipos de tubulina, aunque son similares, no son idénticos y de hecho se transcriben de genes diferentes. La tubulina alfa puede también estar acetilada, es decir; tener un grupo acetilo unido a uno de sus aminoácidos. La acetilación ocurre una vez que la proteína se desprende de los ribosomas. Esta tubulina se comporta en forma diferente y se asocia en forma particular a estructuras celulares como los flagelos. Se ha encontrado también tubulina destirosinada, y esto significa que la tubulina perdió el aminoácido tirosina de su extremo amino terminal, y en esta forma se le asocia al aparato de Golgi. Las tubulinas son, como la actina, proteínas conservadas, por lo que su secuencia de aminoácidos no varía mucho en diferentes células, sean animales o vegetales, y de hecho, si se observan al microscopio los microtúbulos aislados y las estructuras formadas por microtúbulos, se encuentra siempre la misma organización básica.

Figura II.11. A) estructura del heterodímero de tubulina con sus sitios de unión a GTP y a colchicina; B) microtúbulo formado por la polimeración de los heterodímeros. Un microtúbulo en corte transversal muestra 13 unidades alrededor de la luz.

Los microtúbulos se ensamblan por la polimerización de los dímeros de tubulina dejando un espacio central o luz de 10 nm de diámetro, de manera que al cortar transversalmente un microtúbulo se observan 13 unidades estructurales alrededor de la luz, correspondientes a los dímeros ordenados para formar el tubo. Recientemente se ha identificado una tubulina gamma que se encuentra asociada a los centrómeros de los cromosomas. Hay proteínas asociadas a la tubulina y su papel es facilitar la polimerización de la proteína en microtúbulos. Estas proteínas forman grupos llamados MAPS y TAU.

Proteínas de filamentos intermedios. Las proteínas que forman los filamentos intermedios constituyen el grupo más diverso de proteínas del citoesqueleto; tienen diferentes propiedades bioquímicas y diferentes tamaños, y contienen desde 400 hasta 2 000 aminoácidos aunque son codificadas por una familia de genes similares que se expresan diferencialmente en distintos tipos de células o en diferentes estadios funcionales. Reciben diferentes nombres, según el tipo de célula de donde se han aislado. Hay por lo menos 20 subtipos de queratinas que se han identificado en epitelios, desmina en el músculo, filamentos gliales en células glia, neurofilamentos en muchos tipos de neurona y vimentina en células de origen mesenquimatoso. La proteína lámina que forma la membrana de los núcleos es un miembro de esta familia. Todas estas moléculas tienen una región central de longitud constante en la que de 30 a 70% de los aminoácidos son idénticos (Figura II.12). A través de esta región se hace la unión de varias moléculas para formar el arreglo que finalmente constituye un filamento intermedio. Estos filamentos son muy estables, por lo que estas proteínas, a diferencia de las ya mencionadas, no se polimerizan y despolimerizan continuamente. Es frecuente encontrar fosforiladas a las proteínas de filamentos intermedios, modificación que es reversible y llevada a cabo por cinasas específicas que responden a señales celulares relacionadas con niveles iónicos en el citoplasma o con fenómenos membranales. Se conocen por lo menos dos tipos de proteínas asociadas a filamentos intermedios: filagrina y sinemina. No obstante, su función específica es poco clara. En algunas enfermedades, como la de Alzheimer, se ha demostrado que las proteínas de los filamentos intermedios están alteradas, por lo que muchos investigadores estudian estas proteínas tratando de establecer una correlación entre esta enfermedad y la alteración de los filamentos intermedios.

Figura II.12. Interacción de los dímeros de proteínas de filamentos intermedios (A) para formar los tetrámeros (B) que al polimerizar forman la unidad estructural de los filamentos intermedios (C).