O complexo de adesão ciliar apical é estabelecido na base dos cílios móveis e depende da rede de microtúbulos

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 19028 (2022) Citar este artigo

862 acessos

2 Altmétrico

Detalhes das métricas

O complexo de adesão ciliar (CA) se forma em estreita associação com os corpos basais dos cílios durante os estágios iniciais da ciliogênese e é responsável por mediar interações complexas com as redes de actina das células multiciliadas (MCCs). No entanto, a sua localização precisa em relação às estruturas acessórias do corpo basal e as interações que levam ao seu estabelecimento nos CCMs não são bem compreendidas. Aqui, estudamos a distribuição das proteínas CA usando imagens de super-resolução e possíveis interações com a rede de microtúbulos. Os resultados deste estudo revelam que o complexo CA apical se forma na extremidade distal do pé basal e depende de microtúbulos. Nossos dados também levantam a possibilidade de que as CAs possam ter papéis adicionais na regulação da organização da rede de microtúbulos dos CCMs.

Os cílios são saliências baseadas em microtúbulos e são classificados em cílios primários e móveis que diferem em estrutura e função1, 2. A maioria das células desenvolve um cílio primário único e imóvel para detectar e transduzir sinais mecânicos e químicos. Os cílios móveis, por outro lado, batem de maneira coordenada e polarizada para gerar fluxo de fluido. Por exemplo, as células multiciliadas (MCCs) contêm centenas de cílios móveis que impulsionam o fluxo do líquido cefalorraquidiano no cérebro e o transporte de oócitos ao longo do oviduto e são necessários no trato respiratório para a eliminação do muco que retém partículas inaladas e patógenos. Portanto, defeitos no fluxo de fluidos gerados pelos cílios resultam em riscos aumentados de hidrocefalia e infertilidade feminina, infecções respiratórias crônicas recorrentes e levam a doenças como a discinesia ciliar primária (DCP)3,4,5.

Os cílios são montados a partir de corpos basais (BBs), que são estruturas baseadas em microtúbulos nove vezes simétricos (MT). Nos CCMs, os BBs são polarizados com os pés basais projetando-se na direção do fluxo ciliar. A perda da base do pé leva à desorientação ciliar6. O pé basal funciona como um centro organizador de MT e suas proteínas estão organizadas em três regiões estruturais: a região I conecta o pé basal aos trigêmeos de microtúbulos do corpo basal e provavelmente fornece suporte mecânico durante um AVC eficaz6, 7; a região II ou região scaffolding é composta por proteínas que atuam na montagem do pé basal, como ODF26, 8, 9, Ninein10, galactina-37, CEP1911, CEP12812, centriolin13 e CC2D2A14; a região III ou região de ancoragem de microtúbulos corresponde à calota basal do pé, que é composta por um complexo proteico que ancora ou nuclea os microtúbulos. Especificamente, nos cílios móveis, a tampa contém, entre outras proteínas, NEDD1 e γ-tubulina que desenvolvem o complexo γTuRC, necessário para a nucleação dos microtúbulos . CEP170 é uma proteína da pata basal necessária para conectar os corpos basais à rede de microtúbulos . Além disso, tanto a z- quanto a ε-tubulina estão localizadas na pata basal dos CCMs . Curiosamente, a depleção de z-tubulina não perturba a conexão da rede MT com o pé basal, mas perturba a montagem das redes de actina apicais e subapicais, sugerindo que o pé basal medeia as interações corporais basais com o citoesqueleto de actina .

A epiderme embrionária de Xenopus laevis possui uma série de MCCs que fornecem um modelo ideal para estudar o desenvolvimento e a função dos cílios. Nosso trabalho anterior utilizando Xenopus laevis levou à descoberta de uma nova estrutura ciliar, denominada aderências ciliares (CAs) . CAs são complexos multiproteicos que se associam aos corpos basais dos cílios e estão envolvidos nas interações entre os corpos basais e o citoesqueleto de actina durante a diferenciação do MCC, bem como nos MCCs maduros. Foram identificados quatro membros proteicos do complexo CA: FAK, Paxillin, Vinculin e Talin; todos sendo membros bem caracterizados do complexo multiproteico de adesão focal (FA). Os CAs se formam em duas regiões distintas subapicalmente no final da radícula estriada e apicalmente adjacentes aos corpos basais, porém seu posicionamento preciso em relação às estruturas acessórias do corpo basal permanece inexplorado. No presente estudo, realizamos uma análise de localização mais detalhada de proteínas CA usando microscopia de super-resolução para aumentar a resolução da imagem e melhorar a precisão da localização. O posicionamento subciliar do CA foi determinado em referência aos marcadores proximais e distais da base do pé. Assim, identificamos os membros da CA como proteínas basais do pé, auxiliando futuras investigações sobre o papel dos componentes basais do pé na biologia dos cílios.