A matriz extracelular e a parede celular

Nós passamos muito tempo olhando o que está dentro da célula. O que, então, está do lado de fora? Depende muito qual tipo de célula você está olhando.

Plantas e fungos têm uma parede celular resistente para proteção e apoio, enquanto células animais podem secretar materiais em sua volta para formar uma malha de macromoléculas chamada de matriz extracelular. Aqui, vamos olhar mais detalhadamente estas estruturas externas e os papéis que elas têm em diferentes tipos celulares.

A maioria das células animais liberam materiais dentro do espaço extracelular, criando uma complexa malha de proteínas e carboidratos chamada de matriz extracelular (ECM). Um componente principal da matriz extracelular é a proteína colágeno. Proteínas de colágeno são modificadas com carboidratos e, uma vez que eles são liberados da célula, reúnem-se em longas fibras chamadas fibrilas de colágeno$^{1}$start superscript, 1, end superscript.

O colágeno tem um papel fundamental em dar força aos tecidos e integridade estrutural. Doenças genéticas humanas que afetam o colágeno, como a síndrome de Ehlers-Danlos, resultam em tecidos frágeis que se estendem e rasgam facilmente$^2$squared.

Na matriz extracelular, fibras de colágeno estão entrelaçadas com uma classe de proteoglicanos carregadores de carboidratos, que podem estar presos a um longo esqueleto polissacarídico como mostrado na figura abaixo. A matriz extracelular também contém muitos outros tipos de proteínas e carboidratos.

A matriz extracelular está diretamente conectada à célula que envolve. Alguns dos conectores chave são proteínas chamadas integrinas, que estão imersas na membrana celular. Proteínas na matriz extracelular, como as moléculas de fibronectina, mostradas em verde no diagrama acima, podem atuar como pontes entre integrinas e outras proteínas da matriz extracelular, como o colágeno. Na face interior da membrana, as integrinas estão ligadas ao citoesqueleto.

As integrinas ancoram a célula à matriz extracelular. Além disso, elas ajudam a célula a perceber seu ambiente. Elas podem detectar tanto estímulos químicos quanto mecânicos da matriz extracelular e desencadear vias de sinalização em resposta$^{4,5}$start superscript, 4, comma, 5, end superscript.

A coagulação do sangue fornece um outro exemplo de comunicação entre as células e a matriz extracelular. Quando as células que revestem um vaso sanguíneo são danificadas, elas expõem um receptor proteico chamado fator tecidual. Quando o fator tecidual liga-se a uma molécula presente na matriz extracelular desencadeia uma variedade de respostas que reduzem a perda sanguínea. Por exemplo, ele faz com que as plaquetas grudem na parede do vaso sanguíneo danificado e as estimula a produzir fatores de coagulação.

Apesar das plantas não produzirem colágeno, elas têm seu próprio tipo de estrutura extracelular de suporte: a parede celular. A parede celular é uma cobertura rígida que envolve a célula, protegendo-a e dando a ela suporte e forma. Você já percebeu que quando morde um vegetal cru, como aipo (salsão), ele é crocante? Uma boa parte disso é causada pela rigidez das paredes celulares do aipo.

Fungos também têm paredes celulares, assim como alguns protistas (um grupo formado principalmente por eucariontes unicelulares) e a maioria dos procariontes - embora eu não recomende morder nenhum deles para ver se são crocantes!

Como a matriz extracelular animal, a parede celular vegetal é constituída por moléculas secretadas pela célula. A principal molécula orgânica da parede celular vegetal é a celulose, um polissacarídeo composto de unidades de glicose. A celulose organiza-se em fibras chamadas microfibrilas, como mostrado no diagrama abaixo.

A maioria das paredes celulares vegetais contém uma variedade de diferentes polissacarídeos e proteínas. Além da celulose, outros polissacarídeos comumente encontrados na parede celular das plantas incluem hemicelulose e pectina, mostrados no diagrama acima. A lamela média, mostrada ao longo da parte superior do diagrama, é uma camada adesiva que ajuda a manter unidas as paredes celulares das células adjacentes.