Citoesqueleto

Qué es el citoesqueleto

El citoesqueleto es un entramado dinámico de proteínas filamentosas que se extiende por el citoplasma de las células eucariotas, desde la envoltura del núcleo hasta la cara interna de la membrana celular. Lejos de ser un armazón rígido, se ensambla y se desmonta con rapidez según las necesidades de la célula: durante la migración, el reparto de orgánulos o la citocinesis, por ejemplo.

El nombre procede del griego κύτος (kýtos, «cavidad», «célula» en el uso científico moderno) y σκέλετον (skéleton, «cuerpo desecado», «esqueleto»). La analogía con el esqueleto óseo es solo parcial. Un esqueleto de vertebrado no se desmonta para volver a montarse minutos después en otra posición; el citoesqueleto sí lo hace continuamente, y esa capacidad de remodelación es precisamente lo que lo convierte en algo más que una estructura de sostén.

El término se documenta por primera vez en inglés hacia 1940, aunque el concepto de una arquitectura interna de la célula venía gestándose desde las observaciones de los microscopistas del siglo XIX. Fue el biólogo celular Keith R. Porter quien, ya en las décadas de 1960 y 1970, proporcionó las primeras imágenes convincentes de esta red mediante microscopía electrónica de alto voltaje.

Tres familias de filamentos

Los microfilamentos constituyen la fracción más delgada, con un diámetro de unos 7 nanómetros. Cada uno consiste en dos cadenas de actina globular enrolladas en hélice. Se concentran sobre todo bajo la membrana plasmática, donde mantienen la forma celular, y participan en la contracción muscular junto con la miosina, en la formación de pseudópodos y en el anillo contráctil que estrangula la célula durante la división.

Con un diámetro intermedio, en torno a 10 nanómetros, los filamentos intermedios son los más estables de los tres grupos. La proteína que los compone varía según el tejido: queratina en células epiteliales, desmina en el músculo, vimentina en células de origen mesenquimal, neurofilamentos en las neuronas. Su función principal es resistir tensiones mecánicas y anclar orgánulos y uniones intercelulares. No tienen la polaridad de los otros dos tipos, lo que explica en parte por qué no sirven de raíl para motores moleculares.

Los microtúbulos, los de mayor calibre (unos 25 nanómetros de diámetro externo), son cilindros huecos formados por dímeros de tubulina alfa y beta. Se originan en el centrosoma, donde los dos centríolos organizan su nucleación, y se extienden hacia la periferia celular. Son los responsables del movimiento de vesículas y orgánulos a lo largo de su superficie (mediante las proteínas motoras dineína y quinesina), del desplazamiento de los cromosomas durante la mitosis y la meiosis a través del huso mitótico, y del batido de cilios y flagelos.

Funciones del citoesqueleto en la célula eucariota

Reducir el citoesqueleto a una función de «esqueleto» es quedarse corto. Mantiene la forma celular, sí, pero también permite que esa forma cambie con rapidez cuando la célula necesita migrar, fagocitar una partícula o dividirse. El transporte intracelular depende de él: vesículas cargadas de neurotransmisores recorren el axón de una neurona viajando sobre microtúbulos a velocidades de varios micrómetros por segundo.

Durante la división celular, el citoesqueleto se reorganiza por completo. El huso mitótico, formado por microtúbulos, separa las cromátidas hermanas hacia polos opuestos, y el anillo contráctil de actina y miosina escinde el citoplasma en dos células hijas. La interacción entre estos componentes no es casual: proteínas accesorias regulan la polimerización, la estabilización y la interconexión de los tres sistemas filamentosos con una coordinación que, vista a cámara lenta, resulta casi coreográfica.

En las células animales, que carecen de la pared rígida de las plantas, el citoesqueleto es además la principal defensa mecánica frente a la deformación. Los eritrocitos, por ejemplo, deben atravesar capilares de diámetro inferior al suyo, y lo consiguen gracias a una red de espectrina (un tipo de filamento intermedio) que les permite deformarse sin romperse y recuperar su forma original al salir del capilar.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra citoesqueleto?

Del griego κύτος (kýtos), que originalmente significaba «cavidad» o «recipiente» y que en el lenguaje científico, desde Schleiden en 1838, se usa con el valor de «célula», y σκέλετον (skéleton), «cuerpo desecado» y por extensión «esqueleto». La palabra apareció en la literatura científica anglosajona en torno a 1940.

¿El citoesqueleto solo existe en células animales?

No. Las células vegetales también poseen citoesqueleto, con microfilamentos y microtúbulos. Lo que ocurre es que en las células vegetales la pared celular rígida asume buena parte del soporte mecánico que en las animales recae exclusivamente sobre el citoesqueleto. Las bacterias y arqueas poseen proteínas homólogas a la actina y la tubulina (FtsZ, MreB, crescentina), descubiertas a partir de la década de 1990, que forman estructuras comparables pero más sencillas.

¿Qué diferencia a los tres tipos de filamentos?

El diámetro, la composición proteica y la función predominante. Los microfilamentos de actina (7 nm) se encargan sobre todo de la motilidad y la contracción. Los filamentos intermedios (10 nm) aportan resistencia mecánica y varían su proteína según el tejido. Los microtúbulos de tubulina (25 nm) organizan el transporte intracelular y forman el huso mitótico durante la división.

¿Qué relación tiene el citoesqueleto con la contracción muscular?

La contracción muscular se basa en la interacción entre microfilamentos de actina y filamentos gruesos de miosina dentro de la célula muscular. Es, en cierto modo, un caso especializado de función citoesquelética: la célula ha convertido el aparato de motilidad celular general en una máquina de contracción repetitiva y potente.

Referencias

1. NHGRI. Cromosoma: glosario de genómica.
2. Kenhub. Citoesqueleto: estructura y función.
3. Universidad de Vigo, Atlas de Histología Vegetal y Animal. Citoesqueleto.
4. RANM. cito-; -cito: Diccionario de términos médicos.