Microtubuli: structură, funcție și boli

Microtubulii sunt filamente proteice care au o structură tubulară și, împreună cu actina și filamentele intermediare, formează citoscheletul celulelor eucariote. Acestea stabilizează celula și participă, de asemenea, la transport și mișcare în interiorul celulei.

Ce sunt microtubulii?

Microtubulii sunt polimeri tubulari ale căror structuri proteice au un diametru de aproximativ 24 nm. Împreună cu alte filamente, formează citoscheletul care dă celule rezistenţă și forma. În plus, ele joacă, de asemenea, un rol esențial în mișcarea celulelor și sunt, de asemenea, elemente importante ale cililor, flagelilor, centriolilor și fusurilor nucleare. Microtubulii sunt, de asemenea, foarte importanți în cancer terapie. Unii agenți care au un efect asupra diviziunii celulare tumorale sunt deja utilizați sub formă de chimioterapie sau citostaticelor.

Anatomie și structură

Microtubulii sunt compuși din dimeri alfa și beta tubulină (heterodimeri). Heterodimerii sunt subunitățile microtubulilor, care se mai numesc și protofilamente. Protofilamentele construiesc corpul gol sub formă de spirală prin intercalație, având doar unități alfa-tubulină la un capăt și numai subunități beta-tubuline la celălalt capăt. Alfa și beta-tubulina au proprietatea de a lega 1 moleculă de GTP. La alfa-tubulină, GTP este legat ireversibil. Heterodimerii sunt localizați preferențial la capătul plus, prin urmare un microtubul crește în această direcție, în timp ce capătul minus formează partea stabilă. Un microtubul are o lungime cuprinsă între un micrometru și câteva sute de micrometri. Dispunerea microtubulilor este fie singlet, duplet sau triplet. Filamentele provin în mod normal din centrul de organizare a microtubulilor, care include, de exemplu, centriolii sau corpurile bazale. În plus, se disting două populații diferite: microtubuli dinamici, de scurtă durată și microtubuli stabili, de lungă durată. Microtubulii stabili constituie schela flagelilor, ciliilor și centriolilor. Mai mult, microtubulii de lungă durată se găsesc și în axonii neuronilor sau în flagelii spermă celule. Acolo oferă flexibilitate, stabilitate și mobilitate. Microtubulii dinamici se găsesc, de asemenea, acolo unde este necesară remodelarea rapidă. În plus, asigură distribuire of cromozomi în celulele fiice. Microtubulii sunt construiți sau defalcați alternativ, construirea sau defalcarea având loc în principal la capătul plus. Un microtubul crește până când nu mai există suficienți heterodimeri. Apoi începe depolimerizarea, provocând concentrare de tubulină să crească din nou și să înceapă creșterea reînnoită. Diferite substanțe opresc depolimerizarea sau polimerizarea, acestea sunt utilizate pentru tratarea bolilor.

Funcția și sarcinile

Microtubulii au sarcini multifuncționale. Ele influențează aranjamentul cromozomi și mișcarea veziculelor, care funcționează ca un sistem feroviar. Activitatea veziculelor este o condiție prealabilă pentru transportul motorului proteine. Transportul are loc datorită proteine kinesina și dinina, care sunt situate pe suprafața veziculei. Veziculele ocupate de dineină sunt transportate de la plus la capătul minus, în timp ce veziculele ocupate de kinesină sunt transportate în direcția opusă. Când se asamblează microtubuli individuali, se formează structuri complexe. Acestea includ centriolii și corpurile bazale. Centriolii sunt compuși din nouă triplete de microtubuli constând din doi microtubuli incompleti și unul complet. Corpurile bazale au aceeași structură ca centriolii. Acestea sunt situate sub suprafața celulei și au funcția de ancorare a flagelilor și a kinocililor. Kinoceils sunt compuse dintr-o pereche centrală de microtubuli și nouă duplete de microtubuli. Kinoceilurile se găsesc predominant pe celulele epiteliale și transportă particule mici pe suprafața celulei. Ciliile sunt formate dintr-o membrană plasmatică și se găsesc pe suprafața celulelor eucariote. Centrul lor este format din microtubuli stabili aranjați sub forma unui pachet. Cili asigură mișcarea fluidului pe suprafața celulei. De exemplu, acestea sunt folosite de unii protozoare pentru a colecta particule alimentare. Mai multe cilii se găsesc pe celulele epiteliale, unde transportă straturi de mucus care conțin celule moarte sau particule de praf până în gât, astfel încât să poată fi excretate ulterior. În plus, cilii creează un curent pe peretele trompei uterine, astfel încât ovocitele transportat prin trompa uterină. Flagelii (flagelii) au aceeași structură ca kinocilia, dar sunt mult mai lungi și servesc locomoția celulară. Aceasta include, de exemplu, spermă locomoția și transportul protozoarelor.

Boli

În displazia ciliară primară, kinocilii sunt construiți defectuos și numărul de dinină molecule este scăzut. Displazia ciliară primară este o boală moștenită care apare foarte rar și în care mecanismul de transport care transportă inhalează bacterii iar particulele nu funcționează corect. Ca urmare, mișcarea kinociliei este absentă sau foarte necoordonată. Din acest motiv, particulele de murdărie cu mucusul bronșic sau secreția de sinusuri paranazale nu poate fi transportat în mod corespunzător, ceea ce duce la bronșiectazie (dilatare bronșică ireversibilă), la cronică bronșită sau la cronice sinuzita. Dacă bătălia flagelară a spermă este deranjat la bărbați, infertilitate apare. În Alzheimer boală, microtubulii modificați se găsesc în creierul pacienților. În această boală, enzima MARK2 afectează proteina tau. În celulele normale, tau este legat de microtubuli, stabilizându-i. Cu toate acestea, atunci când MARK2 acționează asupra tau, apare instabilitatea cito-scheletului și perturbarea sistemului de transport celular, care este unul dintre semnele distinctive ale Alzheimer boală.