TUBULIN: ALFA OG BETA, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

Den tubulin er et dimert protein som består av to kuleformede polypeptider: alfa- og beta-tubulin. De er anordnet i en rørform for å gi opphav til mikrotubuli, som sammen med aktinmikrofilamenter og mellomfilamenter utgjør cytoskjelettet.

Mikrotubuli finnes i forskjellige essensielle biologiske strukturer, så som flagella av sæd, utvidelser av ciliated organismer, cilia i luftrøret og egglederne, blant andre.

I tillegg fungerer strukturene som tubulin danner som transportveier - analogt med togspor - for materialer og organeller inne i cellen. Forskyvning av stoffer og strukturer er mulig takket være motoriske proteiner assosiert med mikrotubuli, kalt kinesin og dynein.

Generelle egenskaper

Tubulin-underenheter er 55.000 dalton-heterodimerer og er byggesteinene i mikrotubuli. Tubulin finnes i alle eukaryote organismer og har blitt meget bevart i løpet av evolusjonen.

Dimeren består av to polypeptider kalt alpha og beta tubulin. Disse polymeriserer for å danne mikrotubuli, som består av tretten protofilamenter anordnet parallelt i form av et hulrør.

En av de mest relevante egenskapene til mikrotubuli er polariteten i strukturen. Med andre ord, de to endene av mikrotubulen er ikke de samme: den ene enden kalles en hurtigvoksende eller "mer" ende, og den andre er en saktevoksende eller "mindre" ende.

Polaritet er viktig da den bestemmer bevegelsesretningen langs mikrotubulen. Tubulindimer er i stand til å polymerisere og depolarisere i raske monteringssykluser. Dette fenomenet forekommer også i aktinfilamenter.

Det er en tredje type underenhet: det er gamma tubulin. Dette er ikke en del av mikrotubuli og er lokalisert i sentrosomene; Imidlertid deltar den i kjernen og dannelsen av mikrotubuli.

Alfa og beta tubulin

Alfa- og beta-underenhetene forbinder sterkt for å danne en kompleks heterodimer. Faktisk er det komplekse samspillet så intenst at det ikke dissosierer under normale forhold.

Disse proteinene består av 550 aminosyrer, for det meste sure. Selv om alfa- og beta-tubuliner er ganske like, kodes de av forskjellige gener.

Aminosyrerester med en acetylgruppe finnes i alpha tubulin, noe som gir forskjellige egenskaper i celle flagella.

Hver underenhet av tubulin assosieres med to molekyler: i alpha tubulin binder GTP seg irreversibelt og hydrolyse av forbindelsen forekommer ikke, mens det andre bindingsstedet i beta tubulin, binder GTP reversibelt og hydrolyserer det .

GTP-hydrolyse resulterer i et fenomen som kalles "dynamisk ustabilitet" der mikrotubuli gjennomgår vekst- og tilbakegangssykluser, avhengig av hastigheten på tubulintilsetning og hastigheten av GTP-hydrolyse.

Dette fenomenet resulterer i en høy omsetningshastighet for mikrotubuli, der halveringstiden for strukturen bare er noen få minutter.

Egenskaper

cytoskjelettet

Alfa- og beta-underenhetene til tubulin polymeriserer for å danne mikrotubuli, som er en del av cytoskjelettet.

I tillegg til mikrotubuli består cytoskjelettet av to ytterligere strukturelle elementer: aktinmikrofilamenter med omtrent 7 nm og mellomfilamenter med en diameter på 10 til 15 nm.

Cytoskjelettet er rammen av cellen, det støtter og opprettholder celleformen. Imidlertid er membranen og de subcellulære rommene ikke statiske og er i konstante bevegelser for å kunne utføre fenomenene endocytose, fagocytose og sekresjon av materialer.

Strukturen av cytoskjelettet lar cellen romme seg selv for å oppfylle alle de nevnte funksjoner.

Det er det ideelle mediet for celleorganeller, plasmamembranen og andre cellekomponenter for å utføre sine normale funksjoner, i tillegg til å delta i celledeling.

De bidrar også til cellulære bevegelsesfenomener som amøbe bevegelse, og spesialiserte strukturer for bevegelse som cilia og flagella. Til slutt er det ansvarlig for bevegelsen av musklene.

mitose

Takket være dynamisk ustabilitet, kan mikrotubuler omorganiseres fullstendig under celledelingsprosesser. Mikrotubularsystemet under interfase er i stand til å demontere og tubulin-underenhetene er frie.

Tubulin kan samles igjen og gi opphav til den mitotiske spindelen, som er involvert i separasjonen av kromosomer.

Det er visse medikamenter, som kolkisin, taxol og vinblastin som forstyrrer prosessene for celledeling. Det virker direkte på tubulinmolekylene, og påvirker fenomenet mikrotubulersamling og dissosiasjon.

sentrosomen

I dyreceller strekker mikrotubuli seg til sentrosomet, en struktur nær kjernen som består av et par sentrioler (hver orientert vinkelrett) og omgitt av et amorft stoff, kalt den pericentriolar matrise.

Sentrioler er sylindriske kropper som består av ni mikrotubuli-tripletter, i en organisasjon som ligner cili cilia og flagella.

I prosessen med celledeling strekker mikrotubulene seg fra sentrosomene, og danner således den mitotiske spindelen, som er ansvarlig for riktig fordeling av kromosomene til de nye dattercellene.

Det ser ut til at sentriolene ikke er essensielle for montering av mikrotubuli i celler, siden de ikke er til stede i planteceller eller i noen eukaryote celler, som i eggene til visse gnagere.

I den pericentriolar matriks skjer initieringen for montering av mikrotubuli, hvor kjernefysning skjer ved hjelp av gamma tubulin.

Evolusjonære perspektiv

De tre typene tubulin (alfa, beta og gamma) er kodet av forskjellige gener og er homologe med et gen som finnes i prokaryoter som koder for et 40.000-dalton-protein, kalt FtsZ. Bakterieproteinet er funksjonelt og strukturelt likt tubulin.

Det er sannsynlig at proteinet hadde en stamfunksjon i bakterier og ble modifisert under evolusjonsprosesser, og konkluderte i et protein med funksjonene som det utfører i eukaryoter.

referanser

1. Cardinali, DP (2007). Anvendt nevrovitenskap: dets grunnleggende. Panamerican Medical Ed.
2. Cooper, GM (2000). Cellen: En molekylær tilnærming. 2. utgave. Sunderland (MA): Sinauer Associates.
3. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitasjon til biologi. Panamerican Medical Ed.
4. Frixione, E., & Meza, I. (2017). Levende maskiner: Hvordan beveger celler seg? . Fund of Economic Culture.
5. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. (2000). Molekylær cellebiologi. 4. utgave. New York: WH Freeman.