Tubulin Alpha i Beta, funkcje

2738
David Holt

Plik tubulina to globularne białko dimeryczne zbudowane z dwóch polipeptydów: tubuliny alfa i beta. Są ułożone w formie rurki, z której powstają mikrotubule, które wraz z mikrowłóknami aktyny i filamentami pośrednimi tworzą cytoszkielet.

Mikrotubule znajdują się w różnych podstawowych strukturach biologicznych, takich jak między innymi wici plemników, przedłużenia organizmów rzęskowych, rzęski tchawicy i jajowody..

Ponadto struktury, które tworzy tubulina, działają jako drogi transportowe - analogiczne do torów pociągu - materiałów i organelli w komórce. Przemieszczanie substancji i struktur jest możliwe dzięki związanym z mikrotubulami białkom motorycznym, zwanym kinezyną i dyneiną..

Indeks artykułów

  • 1 Charakterystyka ogólna
  • 2 tubuliny alfa i beta
  • 3 Funkcje
    • 3.1 Cytoszkielet
    • 3.2 Mitoza
    • 3.3 Centrosom
  • 4 Perspektywa ewolucyjna
  • 5 Referencje

Ogólna charakterystyka

Podjednostki tubuliny to heterodimery 55 000 daltonów i są budulcem mikrotubul. Tubulina znajduje się we wszystkich organizmach eukariotycznych i była silnie konserwowana podczas całej ewolucji.

Dimer składa się z dwóch polipeptydów zwanych tubuliną alfa i beta. Te polimeryzują tworząc mikrotubule, które składają się z trzynastu protofilamentów ułożonych równolegle w kształcie wydrążonej rurki..

Jedną z najważniejszych cech mikrotubul jest biegunowość struktury. Innymi słowy, dwa końce mikrotubuli nie są takie same: jeden koniec nazywany jest końcem szybko rosnącym lub „więcej”, a drugi jest końcem wolno rosnącym lub „mniej”..

Biegunowość jest ważna, ponieważ określa kierunek ruchu wzdłuż mikrotubuli. Dimer tubuliny jest zdolny do polimeryzacji i depolaryzacji w szybkich cyklach składania. Zjawisko to występuje również w filamentach aktynowych.

Istnieje trzeci rodzaj podjednostki: jest to tubulina gamma. Nie jest to część mikrotubul i znajduje się w centrosomach; uczestniczy jednak w zarodkowaniu i tworzeniu mikrotubul.

Tubulina alfa i beta

Podjednostki alfa i beta silnie łączą się, tworząc złożony heterodimer. W rzeczywistości interakcja kompleksu jest tak intensywna, że ​​nie dysocjuje w normalnych warunkach..

Białka te składają się z 550 aminokwasów, w większości kwaśnych. Chociaż tubuliny alfa i beta są dość podobne, są kodowane przez różne geny..

W alfa tubulinie można znaleźć reszty aminokwasowe z grupą acetylową, nadające jej różne właściwości w wici komórkowej..

Z każdą podjednostką tubuliny związane są dwie cząsteczki: w tubulinie alfa GTP wiąże się nieodwracalnie i nie zachodzi hydroliza związku, natomiast drugie miejsce wiązania w tubulinie beta wiąże GTP odwracalnie i hydrolizuje go..

Hydroliza GTP powoduje zjawisko zwane „dynamiczną niestabilnością”, w którym mikrotubule przechodzą cykle wzrostu i spadku, w zależności od szybkości dodawania tubuliny i szybkości hydrolizy GTP..

Zjawisko to skutkuje dużą szybkością obrotu mikrotubul, gdzie okres półtrwania struktury wynosi zaledwie kilka minut..

funkcje

Cytoszkielet

Podjednostki alfa i beta tubuliny polimeryzują, tworząc mikrotubule, które są częścią cytoszkieletu.

Oprócz mikrotubul cytoszkielet składa się z dwóch dodatkowych elementów strukturalnych: mikrofilamentów aktyny o długości około 7 nm i włókien pośrednich o średnicy od 10 do 15 nm..

Cytoszkielet stanowi szkielet komórki, wspiera i utrzymuje kształt komórki. Jednak błona i przedziały subkomórkowe nie są statyczne i są w ciągłym ruchu, aby móc przeprowadzać zjawiska endocytozy, fagocytozy i wydzielania materiałów..

Struktura cytoszkieletu pozwala komórce dostosować się do wszystkich wyżej wymienionych funkcji..

Jest to idealne podłoże dla organelli komórkowych, błony plazmatycznej i innych składników komórkowych, aby mogły pełnić swoje normalne funkcje, oprócz udziału w podziale komórek.

Przyczyniają się również do zjawisk związanych z ruchem komórkowym, takich jak ruch ameby, oraz wyspecjalizowanych struktur ruchu, takich jak rzęski i wici. Wreszcie odpowiada za ruch mięśni.

Mitoza

Dzięki dynamicznej niestabilności mikrotubule mogą ulec całkowitej reorganizacji podczas procesów podziału komórek. Układ mikrotubul na granicy faz jest zdolny do demontażu, a podjednostki tubuliny są wolne.

Tubulina może się ponownie złożyć i spowodować powstanie wrzeciona mitotycznego, które bierze udział w oddzielaniu chromosomów.

Istnieją pewne leki, takie jak kolchicyna, taksol i winblastyna, które zakłócają procesy podziału komórek. Działa bezpośrednio na cząsteczki tubuliny, wpływając na zjawisko składania i dysocjacji mikrotubul.

Centrosom

W komórkach zwierzęcych mikrotubule rozciągają się do centrosomu, struktury znajdującej się blisko jądra, składającej się z pary centrioli (z których każda jest zorientowana prostopadle) i otoczonych bezpostaciową substancją, zwaną macierzą okołośrodkową..

Centriole są cylindrycznymi ciałami utworzonymi przez dziewięć trojaczków mikrotubul, w organizacji podobnej do rzęsek i wici komórkowych..

W procesie podziału komórek mikrotubule wychodzą z centrosomów, tworząc w ten sposób wrzeciono mitotyczne, odpowiedzialne za prawidłową dystrybucję chromosomów do nowych komórek potomnych..

Wydaje się, że centriole nie są niezbędne do tworzenia mikrotubul w komórkach, ponieważ nie występują w komórkach roślinnych ani w niektórych komórkach eukariotycznych, takich jak zalążki niektórych gryzoni.

W macierzy okołośrodkowej następuje inicjacja tworzenia mikrotubul, gdzie zarodkowanie zachodzi za pomocą tubuliny gamma.

Perspektywa ewolucyjna

Trzy typy tubuliny (alfa, beta i gamma) są kodowane przez różne geny i są homologiczne z genem występującym u prokariotów, który koduje białko 40 000 daltonów, zwane FtsZ. Białko bakteryjne jest funkcjonalnie i strukturalnie podobne do tubuliny.

Jest prawdopodobne, że białko pełniło funkcję przodków u bakterii i zostało zmodyfikowane podczas procesów ewolucyjnych, kończąc na białku z funkcjami, które spełnia u eukariontów.

Bibliografia

  1. Cardinali, D. P. (2007). Neuronauka stosowana: jej podstawy. Panamerican Medical Ed..
  2. Cooper, G.M. (2000). Komórka: podejście molekularne. Wydanie 2. Sunderland (MA): Sinauer Associates.
  3. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Zaproszenie do biologii. Panamerican Medical Ed..
  4. Frixione, E., & Meza, I. (2017). Żywe maszyny: jak poruszają się komórki?. Fundusz Kultury Ekonomicznej.
  5. Lodish H, Berk A, Zipursky SL i wsp. (2000). Molecular Cell Biology. Wydanie 4. Nowy Jork: W. H. Freeman.

Jeszcze bez komentarzy