ТУБУЛИН: АЛФА И БЕТА, ФУНКЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В тубулин е димерен протеин, състоящ се от две сферични полипептиди: алфа и бета тубулин. Те са подредени във форма на тръба, за да се образуват микротрубки, които заедно с актинови микрофиламенти и междинни нишки съставят цитоскелета.

Микротубулите се намират в различни основни биологични структури, като например жгутиците на сперматозоидите, разширенията на ресничките организми, ресничките на трахеята и фалопиевите тръби, наред с други.

В допълнение, структурите, които образуват тубулин, функционират като транспортни пътища - аналогични на влаковите коловози - за материали и органели вътре в клетката. Изместването на вещества и структури е възможно благодарение на моторните протеини, свързани с микротрубове, наречени кинезин и динин.

Основни характеристики

Тубулиновите субединици са 55 000 далтонови хетеродимери и са градивните елементи на микротрубовете. Тубулинът се среща във всички еукариотни организми и е бил силно консервиран в хода на еволюцията.

Димерът е съставен от два полипептида, наречени алфа и бета тубулин. Те полимеризират, за да образуват микротрубки, които се състоят от тринадесет протофиламента, подредени паралелно във формата на куха тръба.

Една от най-важните характеристики на микротрубочките е полярността на структурата. С други думи, двата края на микротубулата не са еднакви: единият край се нарича бързорастящ или "повече" край, а другият - бавнорастящ или "по-малко" край.

Полярността е важна, тъй като тя определя посоката на движение по протежението на микротубулата. Тубулиновият димер е способен да полимеризира и деполяризира в бързи цикли на сглобяване. Това явление се среща и при актиновите нишки.

Има трети тип субединица: това е гама тубулин. Това не е част от микротубулите и е разположено в центрозомите; той обаче участва в ядреното образуване и образуването на микротубули.

Алфа и бета тубулин

Алфа и бета субединици се асоциират силно, за да образуват сложен хетеродимер. Всъщност взаимодействието на комплекса е толкова интензивно, че не се дисоциира при нормални условия.

Тези протеини са съставени от 550 аминокиселини, предимно кисели. Въпреки че алфа и бета тубулините са доста сходни, те са кодирани от различни гени.

Аминокиселинните остатъци с ацетилова група могат да бъдат намерени в алфа тубулин, което му придава различни свойства в клеточните жлези.

Всяка субединица на тубулин е свързана с две молекули: в алфа тубулин GTP се свързва необратимо и не се случва хидролиза на съединението, докато второто свързващо място в бета тубулин, свързва обратимо GTP и го хидролизира, GTP хидролизата води до феномен, наречен "динамична нестабилност", при който микротубулите преминават през цикли на растеж и спад, в зависимост от скоростта на добавяне на тубулин и скоростта на GTP хидролиза.

Това явление води до висока скорост на оборот на микротрубовете, където полуживотът на структурата е само няколко минути.

Характеристика

Цитоскелет

Алфа и бета субединиците на тубулин полимеризират, за да образуват микротубули, които са част от цитоскелета.

В допълнение към микротубулите, цитоскелетът се състои от два допълнителни структурни елемента: актинови микрофиламенти с приблизително 7 nm и междинни нишки с диаметър от 10 до 15 nm.

Цитоскелетът е рамката на клетката, поддържа и поддържа формата на клетката. Въпреки това, мембраната и субклетъчните отделения не са статични и са в непрекъснато движение, за да могат да извършват явленията на ендоцитоза, фагоцитоза и секреция на материали.

Структурата на цитоскелета позволява на клетката да се настани, за да изпълни всички гореспоменати функции.

Той е идеалната среда за клетъчните органели, плазмената мембрана и други клетъчни компоненти да изпълняват нормалните си функции, в допълнение към участието в клетъчното делене.

Те също допринасят за клетъчните феномени на движение като локомоция на амебите и специализирани структури за движение като реснички и жлези. И накрая, той е отговорен за движението на мускулите.

митоза

Благодарение на динамичната нестабилност микротубулите могат да бъдат напълно реорганизирани по време на процесите на клетъчно делене. Микротрубовият масив по време на интерфаза може да се разглоби и тубулиновите субединици са свободни.

Тубулинът може да се събере отново и да породи митотичното вретено, което участва в разделянето на хромозомите.

Има определени лекарства, като колхицин, таксол и винбластин, които нарушават процесите на клетъчното делене. Той действа директно върху тубулиновите молекули, влияе на микротубулния сбор и явлението дисоциация.

центрозомална

В животинските клетки микротубулите се простират до центрозомата, структура, близка до ядрото, съставена от двойка центриоли (всяка ориентирана перпендикулярно) и заобиколена от аморфно вещество, наречено перицентриоларна матрица.

Центриолите са цилиндрични тела, съставени от девет микротрубови триплета, в организация, подобна на клетъчни реснички и жлези.

В процеса на делене на клетките микротубулите се простират от центрозомите, като по този начин образуват митотичното вретено, отговорно за правилното разпределение на хромозомите към новите дъщерни клетки.

Изглежда, че центриолите не са от съществено значение за сглобяването на микротубули в клетките, тъй като те не присъстват в растителните клетки или в някои еукариотни клетки, както в овулите на някои гризачи.

В перицентриоларната матрица възниква инициацията за сглобяване на микротубули, където ядреното образуване става с помощта на гама тубулин.

Еволюционна перспектива

Трите вида тубулин (алфа, бета и гама) са кодирани от различни гени и са хомоложни на ген, открит в прокариоти, който кодира протеин от 40 000 далтона, наречен FtsZ. Бактериалният протеин е функционално и структурно подобен на тубулин.

Вероятно е протеинът да е имал функция на предците в бактериите и е бил модифициран по време на еволюционните процеси, завършвайки в протеин с функциите, които изпълнява в еукариотите.

Препратки

1. Cardinali, DP (2007). Приложна невронаука: нейните основи. Panamerican Medical Ed.
2. Cooper, GM (2000). Клетката: Молекулен подход. 2-ро издание. Съндърланд (Масачузетс): Sinauer Associates.
3. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Покана за биология. Panamerican Medical Ed.
4. Frixione, E., & Meza, I. (2017). Живи машини: Как се движат клетките?, Фонд за икономическа култура.
5. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. (2000 г.). Молекулярна клетъчна биология. 4-то издание. Ню Йорк: WH Freeman.