Tubulina Alfa i Beta, funkcje



The tubulina jest globularnym dimerycznym białkiem utworzonym przez dwa polipeptydy: tubulinę alfa i beta. Są one zorganizowane w postaci tuby, która powoduje powstanie mikrotubul, które wraz z mikrofilamentami aktyny i pośrednimi włóknami tworzą cytoszkielet.

Mikrotubule są w różnych podstawowych struktur biologicznych, takich jak plagi nasienia, przedłużeń tych orzęsków, rzęsek tchawicy i jajowodów, m.in..

Ponadto struktury tworzące tubulinę pełnią funkcję dróg transportowych - analogów do ścieżek pociągu - materiałów i organelli wewnątrz komórki. Przemieszczenie substancji i struktur jest możliwe dzięki białkom motorycznym związanym z mikrotubulami, zwanym kinezyną i dyneiną.

Indeks

  • 1 Ogólna charakterystyka
  • 2 Tubulina alfa i beta
  • 3 funkcje
    • 3.1 Cytoszkielet
    • 3.2 Mitoza
    • 3.3 Centrosom
  • 4 Perspektywa ewolucyjna
  • 5 referencji

Ogólna charakterystyka

Podjednostki tubuliny są heterodimerami 55 000 daltonów i są budulcem mikrotubul. Tubulina występuje we wszystkich organizmach eukariotycznych i była wysoce konserwowana w trakcie ewolucji.

Dimer składa się z dwóch polipeptydów zwanych alfa i beta tubuliny. Są one polimeryzowane z wytworzeniem mikrotubul, które składają się z trzynastu protofilamentów ułożonych równolegle w postaci pustej rurki.

Jedną z najbardziej istotnych cech mikrotubul jest polarność struktury. Innymi słowy, dwa końce mikrotubuli nie są takie same: jeden koniec nazywa się szybko rosnącym końcem lub „więcej”, a drugi koniec jest wolno rosnący lub „mniej”..

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

Istnieje trzeci typ podjednostki: jest to tubulina gamma. To nie jest częścią mikrotubul i znajduje się w centrosomach; jednak bierze udział w zarodkowaniu i tworzeniu mikrotubul.

Tubulina alfa i beta

Podjednostki alfa i beta są silnie związane z utworzeniem złożonego heterodimeru. W rzeczywistości oddziaływanie kompleksu jest tak intensywne, że nie dysocjuje w normalnych warunkach.

Białka te składają się z 550 aminokwasów, głównie kwasów. Chociaż tubuliny alfa i beta są dość podobne, są one kodowane przez różne geny.

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

Każda podjednostka tubuliny jest związany z dwoma cząsteczkami alfa-tubuliny GTP się nieodwracalnie i hydroliza tego związku nie zachodzi, przy czym drugie miejsce wiązania beta-tubuliny w sposób odwracalny wiąże się i hydrolizuje GTP.

Hydrolizę GTP prowadzi do zjawiska zwanego „dynamicznej niestabilności”, gdzie mikrotubule przechodzą cykl wzrostu i spadku, w zależności od szybkości dodawania tubuliny i szybkość hydrolizy GTP.

Zjawisko to przekłada się na wysoki wskaźnik rotacji mikrotubul, gdzie okres półtrwania struktury wynosi zaledwie kilka minut.

Funkcje

Cytoszkielet

Podjednostki alfa i beta polimeryzacji tubuliny powodują powstanie mikrotubul, które są częścią cytoszkieletu.

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

Cytoszkielet jest strukturą komórki, zapewnia jej wsparcie i utrzymuje formę komórkową. Jednak błona i przedziały subkomórkowe nie są statyczne i są w ciągłym ruchu, aby móc wykonywać zjawiska endocytozy, fagocytozy i wydzielania materiałów.

Struktura cytoszkieletu pozwala komórce dostosować się do wszystkich wymienionych funkcji.

Jest to idealne podłoże dla organelli komórkowych, błony plazmatycznej i innych składników komórkowych do wykonywania swoich zwykłych funkcji, oprócz uczestnictwa w podziale komórkowym.

Przyczyniają się również do zjawisk ruchów komórkowych, takich jak ruchy ameb, oraz w wyspecjalizowanych strukturach do przemieszczania, takich jak rzęski i wici. Wreszcie odpowiada za ruch mięśni.

Mitoza

Dzięki niestabilności dynamicznej mikrotubule można całkowicie zreorganizować podczas procesów podziału komórki. Układ mikrotubuli podczas interfejsu jest w stanie rozmontować, a podjednostki tubuliny są wolne.

Tubulina może ponownie złożyć i wytworzyć wrzeciono mitotyczne, które uczestniczy w oddzielaniu chromosomów.

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

Centrosom

W komórkach zwierzęcych mikrotubule rozciągają centrosomu, strukturę rdzenia w pobliżu utworzonej przez parę centriolami (każdorazowo ustawione prostopadle) i otoczony amorficznej substancji o nazwie macierz pericentriolar.

Centriole to cylindryczne ciała utworzone przez dziewięć trypletów mikrotubul w organizacji podobnej do rzęsek komórkowych i wici.

W procesie podziału komórki mikrotubule rozciągają się od centrosomów, tworząc wrzeciono mitotyczne, odpowiedzialne za prawidłową dystrybucję chromosomów do nowych komórek potomnych..

Wydaje się, że centriole nie są niezbędne do montażu mikrotubul w komórkach, ponieważ nie występuje w komórkach roślinnych lub w pewnych komórkach eukariotycznych, takich jak jaja niektórych gryzoni.

W macierzy pericentriolarnej inicjacja ma miejsce w przypadku składania mikrotubul, gdzie zarodkowanie zachodzi za pomocą gamma tubuliny.

Perspektywa ewolucyjna

Trzy rodzaje tubuliny (alfa, beta i gamma) są kodowane przez różne geny i są homologiczne do genu stwierdzono u prokariotów kodujących białko 40.000 daltonów, o nazwie ftsz. Białko bakteryjne funkcyjnie i konstrukcyjnie podobna do tubuliny.

Jest prawdopodobne, że białko miało funkcję przodków w bakteriach i zostało zmodyfikowane w trakcie procesów ewolucyjnych, kończąc się białkiem o funkcjach, które odgrywa w eukariotach..

Referencje

  1. Cardinali, D. P. (2007). Neurologia stosowana: jej podstawy. Ed. Panamericana Medical.
  2. Cooper, G.M. (2000). The Cell: A Molecular Approach. Druga edycja. Sunderland (MA): Sinauer Associates.
  3. Curtis, H. i Schnek, A. (2006). Zaproszenie do biologii. Ed. Panamericana Medical.
  4. Frixione, E. i Meza, I. (2017). Żywe maszyny: jak poruszają się komórki?. Fundusz Kultury Gospodarczej.
  5. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, i in. (2000). Molekularna biologia komórkowa. 4. edycja. Nowy Jork: W. H. Freeman.