TUBULINAS: ALFA IR BETA, FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Tubulino yra dimerinis baltymas, sudarytas iš dviejų polipeptidų globuliuotų: alfa ir beta tubulino. Jie yra išdėstyti vamzdelio formos, kad susidarytų mikrotubuliai, kurie kartu su aktino mikrofilamentais ir tarpiniais siūlais sudaro citoskeletą.

Mikrovamzdeliai randami skirtingose ​​esminėse biologinėse struktūrose, tokiose kaip spermatozoidai, žiedo pavidalo organizmų plėtiniai, trachėjos ir kiaušintakių žievės bei kiaušintakiai.

Be to, struktūros, kurias formuoja tubulinas, yra medžiagų ir organelių, esančių ląstelės viduje, transportavimo keliais - analogiškais traukinių vėžėms. Medžiagų ir struktūrų poslinkis įmanomas dėl motorinių baltymų, susijusių su mikrotubuliais, vadinamais kinezinu ir dyneinu.

Bendrosios savybės

Tubulino subvienetai yra 55 000 daltonų heterodimerai ir yra mikrotubulų statybiniai blokai. Tubulinas randamas visuose eukariotų organizmuose ir evoliucijos metu buvo labai konservuotas.

Dimeras yra sudarytas iš dviejų polipeptidų, vadinamų alfa ir beta tubulinu. Jie polimerizuojasi, sudarydami mikrotubules, kurias sudaro trylika protofilių, išdėstytų lygiagrečiai tuščiavidurio vamzdžio pavidalu.

Viena iš svarbiausių mikrotubulų savybių yra struktūros poliškumas. Kitaip tariant, du mikrotubulų galai nėra vienodi: vienas galas vadinamas greitai augančiu arba „daugiau“ galu, o kitas - lėtai augančiu arba „mažiau“ galu.

Poliškumas yra svarbus, nes jis lemia judėjimo palei mikrotubulą kryptį. Tubulino dimeris gali polimerizuotis ir depoliarizuotis greito surinkimo ciklu metu. Šis reiškinys taip pat pasitaiko aktino gijose.

Yra trečio tipo subvienetas: tai gama tubulinas. Tai nėra mikrotubulų dalis ir yra centrosomose; tačiau jis dalyvauja mikrotubulų susidaryme ir formavime.

Alfa ir beta tubulinas

Alfa ir beta subvienetai stipriai asocijuojasi ir sudaro sudėtingą heterodimerą. Tiesą sakant, komplekso sąveika yra tokia intensyvi, kad normaliomis sąlygomis jis neišsiskiria.

Šie baltymai yra sudaryti iš 550 aminorūgščių, daugiausia rūgščių. Nors alfa ir beta tubulinai yra gana panašūs, juos koduoja skirtingi genai.

Amino rūgščių liekanos su acetilo grupe gali būti randamos alfa tubulinuose, suteikiant skirtingoms savybėms ląstelių žiuželiuose.

Kiekvienas tubulino subvienetas asocijuojasi su dviem molekulėmis: alfa tubuline GTP jungiasi negrįžtamai ir junginio hidrolizė nevyksta, tuo tarpu antroji beta tubulino jungimosi vieta grįžtamai jungiasi su GTP ir hidrolizuojasi. .

GTP hidrolizė sukelia reiškinį, vadinamą „dinaminiu nestabilumu“, kai mikrotubuliuose vyksta augimo ir nuosmukio ciklai, priklausomai nuo tubulino pridėjimo greičio ir GTP hidrolizės greičio.

Šis reiškinys lemia didelę mikrotubulų kaitą, kai struktūros pusinės eliminacijos laikas yra tik kelios minutės.

funkcijos

Citoskeletas

Alfa ir beta tubulino subvienetai polimerizuojasi, sudarydami mikrotubules, kurios yra citoskeleto dalis.

Be mikrotubulų, citoskeletas yra sudarytas iš dviejų papildomų struktūrinių elementų: maždaug 7 nm ilgio aktino mikrofilamentų ir 10–15 nm skersmens tarpinių gijų.

Citoskeletas yra ląstelės karkasas, jis palaiko ir palaiko ląstelės formą. Tačiau membranos ir tarpląsteliniai skyriai nėra statiški ir juda nuolat, kad galėtų atlikti endocitozės, fagocitozės ir medžiagų sekrecijos reiškinius.

Citoskeleto struktūra leidžia ląstelei prisitaikyti, kad ji atliktų visas minėtas funkcijas.

Tai ideali terpė ląstelių organelėms, plazmos membranai ir kitiems ląstelių komponentams atlikti įprastas funkcijas, be to, kad jie taip pat dalyvauja ląstelių dalijime.

Jie taip pat prisideda prie ląstelių judėjimo reiškinių, tokių kaip amebos judėjimas, ir specializuotų judėjimo struktūrų, tokių kaip blakstienos ir žandikauliai. Galiausiai ji yra atsakinga už raumenų judėjimą.

Mitozė

Dėl dinaminio nestabilumo, mikrotubulus galima visiškai pertvarkyti vykstant ląstelių dalijimosi procesams. Tarpfazių metu mikrotubulų masyvas gali būti išardytas, o tubulino subvienetai yra laisvi.

Tubulinas gali vėl susitapatinti ir sukelti mitozinį verptelį, kuris dalyvauja atsiskiriant chromosomoms.

Yra tam tikrų vaistų, tokių kaip kolchicinas, taksolis ir vinblastinas, kurie sutrikdo ląstelių dalijimosi procesus. Jis veikia tiesiogiai tubulino molekules, paveikdamas mikrotubulų surinkimą ir disociacijos reiškinį.

Centrosoma

Gyvūnų ląstelėse mikrotubulėliai išsikiša į centrosomą - struktūrą, artimą branduoliui, sudarytą iš centriolelių poros (kiekviena orientuota statmenai) ir apgaubta amorfine medžiaga, vadinama pericentriolar matrica.

Centriolai yra cilindriniai kūnai, sudaryti iš devynių mikrotubulų tripletų, organizacijai, panašiai kaip ląstelių cilia ir flagella.

Ląstelių dalijimosi metu mikrotubulai išsikiša iš centrosomų ir taip suformuoja mitozinį veleną, atsakingą už teisingą chromosomų pasiskirstymą naujosiose dukterinėse ląstelėse.

Atrodo, kad centriolai nėra būtini mikrotubulų surinkimui ląstelėse, nes jų nėra augalų ląstelėse ar kai kuriose eukariotinėse ląstelėse, kaip kai kurių graužikų kiaušialąstėse.

Pericentriolarinėje matricoje prasideda mikrotubulų surinkimas, kai branduoliai vyksta gama tubulino pagalba.

Evoliucijos perspektyva

Trijų rūšių tubulinas (alfa, beta ir gama) yra koduojami skirtingų genų ir yra homologiški prokariotuose esančiam genui, koduojančiam 40 000 daltonų baltymą, vadinamą FtsZ. Bakterijų baltymai yra funkciniu ir struktūros požiūriu panašūs į tubuliną.

Tikėtina, kad baltymas turėjo protėvių funkciją bakterijose ir buvo modifikuotas evoliucijos procesų metu, sudarydamas baltyme funkcijas, kurias jis atlieka eukariotuose.

Nuorodos

1. Cardinali, DP (2007). Taikomasis neuromokslas: jo pagrindai. Panamerican Medical Ed.
2. Cooperis, GM (2000). Ląstelė: molekulinis požiūris. 2-asis leidimas. „Sunderland“ (MA): „Sinauer Associates“.
3. Curtis, H., ir Schnek, A. (2006). Kvietimas į biologiją. Panamerican Medical Ed.
4. Frixione, E., ir Meza, I. (2017). Gyvos mašinos: Kaip ląstelės juda? . Ekonominės kultūros fondas.
5. Lodish H, Berk A, Zipursky SL ir kt. (2000). Molekulinių ląstelių biologija. 4-asis leidimas. Niujorkas: WH Freeman.