ТУБУЛИН: АЛЬФА И БЕТА, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

Тубулина представляет собой димерный белок , состоящий из двух глобулярных полипептидов: альфа и бета - тубулина. Они расположены в форме трубки, чтобы дать начало микротрубочкам, которые вместе с актиновыми микрофиламентами и промежуточными филаментами составляют цитоскелет.

Микротрубочки находятся в различных важных биологических структурах, таких как жгутики сперматозоидов, отростки реснитчатых организмов, реснички трахеи и фаллопиевых труб, среди прочего.

Кроме того, структуры, которые образуют тубулин, функционируют как транспортные пути - аналогично железнодорожным путям - для материалов и органелл внутри клетки. Смещение веществ и структур возможно благодаря моторным белкам, связанным с микротрубочками, которые называются кинезином и динеином.

Общие характеристики

Субъединицы тубулина представляют собой гетеродимеры 55 000 дальтон и являются строительными блоками микротрубочек. Тубулин содержится во всех эукариотических организмах и в ходе эволюции был высоко консервативен.

Димер состоит из двух полипептидов, называемых альфа и бета тубулинами. Они полимеризуются с образованием микротрубочек, которые состоят из тринадцати протофиламентов, расположенных параллельно в форме полой трубки.

Одна из наиболее важных характеристик микротрубочек - полярность структуры. Другими словами, два конца микротрубочки не совпадают: один конец называется быстрорастущим или «большим» концом, а другой - медленно растущим или «меньшим» концом.

Полярность важна, поскольку она определяет направление движения по микротрубочке. Димер тубулина способен полимеризоваться и деполяризоваться в быстрых циклах сборки. Это явление также наблюдается в актиновых филаментах.

Существует третий тип субъединиц: это гамма-тубулин. Он не входит в состав микротрубочек и находится в центросомах; однако он участвует в зарождении и образовании микротрубочек.

Альфа и бета тубулин

Альфа- и бета-субъединицы прочно связываются с образованием сложного гетеродимера. На самом деле взаимодействие комплекса настолько интенсивное, что в обычных условиях он не диссоциирует.

Эти белки состоят из 550 аминокислот, в основном кислых. Хотя альфа и бета тубулины очень похожи, они кодируются разными генами.

Аминокислотные остатки с ацетильной группой могут быть обнаружены в альфа-тубулине, что придает ему различные свойства в жгутиках клеток.

Каждая субъединица тубулина связана с двумя молекулами: в альфа-тубулине GTP связывается необратимо и гидролиз соединения не происходит, в то время как второй сайт связывания в бета-тубулине обратимо связывает GTP и гидролизует его. .

Гидролиз GTP приводит к явлению, называемому «динамической нестабильностью», когда микротрубочки подвергаются циклам роста и уменьшения, в зависимости от скорости добавления тубулина и скорости гидролиза GTP.

Это явление приводит к высокой скорости оборота микротрубочек, где период полураспада структуры составляет всего несколько минут.

Характеристики

цитоскелета

Альфа- и бета-субъединицы тубулина полимеризуются с образованием микротрубочек, которые являются частью цитоскелета.

В дополнение к микротрубочкам цитоскелет состоит из двух дополнительных структурных элементов: актиновых микрофиламентов размером примерно 7 нм и промежуточных филаментов диаметром от 10 до 15 нм.

Цитоскелет - это каркас клетки, он поддерживает и поддерживает форму клетки. Однако мембрана и субклеточные компартменты не статичны и находятся в постоянном движении, чтобы иметь возможность выполнять явления эндоцитоза, фагоцитоза и секреции материалов.

Структура цитоскелета позволяет клетке приспособиться к выполнению всех вышеупомянутых функций.

Это идеальная среда, в которой клеточные органеллы, плазматическая мембрана и другие компоненты клетки могут выполнять свои обычные функции в дополнение к участию в делении клеток.

Они также участвуют в явлениях клеточного движения, таких как передвижение амебы, и в специализированных структурах движения, таких как реснички и жгутики. Наконец, он отвечает за движение мышц.

Митоз

Благодаря динамической нестабильности микротрубочки могут полностью реорганизовываться в процессе деления клеток. Массив микротрубочек во время интерфазы может быть разобран, а субъединицы тубулина свободны.

Тубулин может собираться заново и давать начало митотическому веретену, которое участвует в разделении хромосом.

Некоторые препараты, такие как колхицин, таксол и винбластин, нарушают процессы деления клеток. Он действует непосредственно на молекулы тубулина, влияя на процесс сборки и диссоциации микротрубочек.

Центросома

В клетках животных микротрубочки простираются до центросомы, структуры, близкой к ядру, состоящей из пары центриолей (каждая ориентирована перпендикулярно) и окруженных аморфным веществом, называемым перицентриолярным матриксом.

Центриоли представляют собой цилиндрические тела, состоящие из девяти триплетов микротрубочек, по организации сходные с клеточными ресничками и жгутиками.

В процессе деления клетки микротрубочки отходят от центросом, образуя митотическое веретено, ответственное за правильное распределение хромосом в новые дочерние клетки.

Кажется, что центриоли не важны для сборки микротрубочек внутри клеток, поскольку они не присутствуют в клетках растений или некоторых эукариотических клетках, как в семязачатках некоторых грызунов.

В перицентриолярном матриксе происходит инициация сборки микротрубочек, где зародышеобразование происходит с помощью гамма-тубулина.

Эволюционная перспектива

Три типа тубулина (альфа, бета и гамма) кодируются разными генами и гомологичны гену, обнаруженному в прокариотах, который кодирует белок массой 40 000 дальтон, называемый FtsZ. Бактериальный белок функционально и структурно похож на тубулин.

Вероятно, что этот белок имел наследственную функцию у бактерий и был изменен в ходе эволюционных процессов, в результате чего появился белок с функциями, которые он выполняет у эукариот.

Ссылки

1. Кардинали, Д.П. (2007). Прикладная нейробиология: ее основы. Panamerican Medical Ed.
2. Купер, GM (2000). Клетка: молекулярный подход. 2-е издание. Сандерленд (Массачусетс): Sinauer Associates.
3. Кертис, Х., и Шнек, А. (2006). Приглашение к биологии. Panamerican Medical Ed.
4. Фриксионе, Э., Меза, И. (2017). Живые машины: как движутся клетки? . Фонд экономической культуры.
5. Лодиш Х., Берк А., Зипурский С.Л. и др. (2000). Молекулярная клеточная биология. 4-е издание. Нью-Йорк: WH Freeman.