ТУБУЛІН: АЛЬФА ТА БЕТА, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ

Тубуліну є дімерная білок , що складається з двох глобулярних поліпептидів: альфа і бета - тубуліну. Вони розташовані у формі трубки для створення мікротрубочок, які разом з актиновими мікроволокнами та проміжними нитками складають цитоскелет.

Мікротрубочки знаходяться в різних важливих біологічних структурах, таких як джгутики сперми, розростання війкових організмів, війки трахеї та маткових труб, серед інших.

Крім того, структури, які утворюють тубулін, функціонують як транспортні маршрути - аналогічні поїзним колій - для матеріалів та органел всередині клітини. Рух речовин і структур стає можливим за рахунок рухових білків, пов'язаних з мікротрубочками, званими кінезином і динеїном.

Загальна характеристика

Субодиниці тубуліну складають 55 000 гетеродимерів дальтона і є складовими мікротрубочок. Тубулін міститься у всіх еукаріотичних організмах і був високозбережений у процесі еволюції.

Дімер складається з двох поліпептидів, званих альфа- та бета-тубуліном. Вони полімеризуються, утворюючи мікротрубочки, які складаються з тринадцяти протофіламентів, розташованих паралельно у формі порожнистої трубки.

Однією з найбільш релевантних характеристик мікротрубочок є полярність структури. Іншими словами, два кінці мікротрубочки не є однаковими: один кінець називається швидкозростаючим або "більш" кінцем, а другий - повільно зростаючим або "менш" кінцем.

Полярність важлива, оскільки вона визначає напрямок руху вздовж мікротрубочки. Тубуліновий димер здатний полімеризувати та деполяризувати у швидких циклах збирання. Це явище трапляється і в актинових нитках.

Існує третій тип субодиниці: це гамма-тубулін. Це не входить до мікротрубочок і знаходиться в центросомах; однак він бере участь у зародженні та утворенні мікротрубочок.

Альфа та бета-тубулін

Альфа-і бета-субодиниці сильно асоціюються, утворюючи складний гетеродимер. Насправді взаємодія комплексу настільки інтенсивна, що не роз'єднується в нормальних умовах.

Ці білки складаються з 550 амінокислот, переважно кислих. Хоча альфа та бета-тубуліни досить схожі, вони кодуються різними генами.

Залишки амінокислоти з ацетильною групою можна знайти в альфа-тубуліні, надаючи йому різні властивості в джгутиках клітин.

Кожна субодиниця тубуліну пов'язана з двома молекулами: в альфа-тубуліні GTP незворотно зв’язується і гідроліз сполуки не відбувається, тоді як другий сайт зв'язування в бета-тубуліні оборотно зв'язує GTP і гідролізує його .

Гідроліз GTP призводить до явища, званого "динамічна нестабільність", коли мікротрубочки проходять цикли росту і спаду, залежно від швидкості додавання тубуліну та швидкості гідролізу GTP.

Це явище призводить до високої швидкості обороту мікротрубочок, де період напіввиведення структури становить лише кілька хвилин.

Особливості

Цитоскелет

Альфа-і бета-субодиниці тубуліну полімеризуються з утворенням мікротрубочок, що входять до складу цитоскелету.

Крім мікротрубочок, цитоскелет складається з двох додаткових структурних елементів: актинових мікроволокна приблизно 7 нм та проміжних ниток діаметром 10-15 нм.

Цитоскелет є каркасом клітини, він підтримує і підтримує форму клітин. Однак мембрана та субклітинні відділення не є статичними і постійно перебувають у русі, щоб мати можливість здійснювати явища ендоцитозу, фагоцитозу та секреції матеріалів.

Структура цитоскелету дозволяє клітині вміщуватися в собі для виконання всіх вищезазначених функцій.

Це ідеальне середовище для клітинних органел, плазматичної мембрани та інших клітинних компонентів для виконання своїх нормальних функцій, крім участі в поділі клітин.

Вони також сприяють виникненню клітинних явищ руху, таких як пересування амеби, та спеціалізованих структур для руху, таких як вії та джгутики. Нарешті, він відповідає за рух м’язів.

Мітоз

Завдяки динамічній нестабільності мікротрубочки можуть бути повністю реорганізовані під час процесів поділу клітин. Мікротрубовий масив під час інтерфази здатний розбиратися, а субодиниці тубуліну вільні.

Тубулін може зібрати себе і породити мітотичне веретено, яке бере участь у відділенні хромосом.

Існують певні препарати, такі як колхіцин, таксол та вінбластин, які порушують процеси поділу клітин. Він діє безпосередньо на молекули тубуліну, впливаючи на збір мікротрубочок і явище дисоціації.

Центросома

У клітинах тварин мікротрубочки поширюються на центросому - структуру, близьку до ядра, що складається з пари центріол (кожна орієнтована перпендикулярно) і оточена аморфною речовиною, що називається перицентриолярною матрицею.

Центриоли - це циліндричні тіла, що складаються з дев’яти мікротрубочок трійчаток, в організації, схожій на клітинні війок і джгутиків.

У процесі ділення клітин мікротрубочки поширюються від центросом, утворюючи таким чином мітотичне веретено, відповідальне за правильний розподіл хромосом на нові дочірні клітини.

Здається, що центріоли не є важливими для складання мікротрубочок всередині клітин, оскільки їх немає в клітинах рослин або в деяких еукаріотичних клітинах, як у овулах деяких гризунів.

У перицентріолярній матриці відбувається ініціація для складання мікротрубочок, де відбувається зародження за допомогою гамма-тубуліну.

Еволюційна перспектива

Три типи тубуліну (альфа, бета і гамма) кодуються різними генами і є гомологічними гену, знайденому в прокаріотів, що кодує білок 40 000 далтон, який називається FtsZ. Бактеріальний білок функціонально і структурно схожий з тубуліном.

Цілком ймовірно, що білок мав функцію предків у бактерій і був модифікований під час еволюційних процесів, укладаючи в протеїні функції, які він виконує в еукаріот.

Список літератури

Кардіналі, DP (2007). Прикладна нейрологія: її основи. Panamerican Medical Ed.
Купер, GM (2000). Клітина: молекулярний підхід. 2-е видання. Сандерленд (Массачусетс): Sinauer Associates.
Кертіс, Х., Шнек, А. (2006). Запрошення на біологію. Panamerican Medical Ed.
Frixione, E., & Meza, I. (2017). Живі машини: як клітини рухаються? . Фонд економічної культури.
Лодиш Н, Берк А, Зіпурський С.Л. та ін. (2000). Молекулярна клітинна біологія. 4-е видання. Нью-Йорк: WH Freeman.

ТУБУЛІН: АЛЬФА ТА БЕТА, ФУНКЦІЇ - БІОЛОГІЯ - 2025