ТУБУЛИН: АЛФА И БЕТА, ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Тубулин је димерички протеин који се састоји од два глобуларних полипептида: алфа и бета тубулина. Они су распоређени у облику цеви како би настали микротубули, који заједно са актинским микрофиламентима и интермедијарним нитима чине цитоскелет.

Микротубули се налазе у различитим битним биолошким структурама, попут флагела сперме, експанзија цилилираних организама, цилија трахеје и јајовода, између осталог.

Поред тога, структуре које тубулин формирају функционишу као транспортни правци - аналогни железничким трачницама - за материјале и органеле унутар ћелије. Измештање супстанци и структура могуће је захваљујући моторним протеинима повезаним са микротубулима, који се називају кинезин и динин.

Опште карактеристике

Подјединице Тубулина су 55.000 далтонских хетеродимера и градивни су елементи микротубула. Тубулин се налази у свим еукариотским организмима и изузетно је очуван током еволуције.

Димер се састоји од два полипептида који се називају алфа и бета тубулин. Они полимеризирају да формирају микротубуле, које се састоје од тринаест протофиламената распоређених паралелно у облику шупље цеви.

Једна од најрелевантнијих карактеристика микротубула је поларитет структуре. Другим речима, два краја микротубуле нису иста: један се крај назива брзорастући или „више“ крај, а други крај који споро расте или „мање“.

Поларитет је важан јер одређује правац кретања дуж микротубуле. Тубулински димер је способан за полимеризацију и деполаризацију у брзим циклусима склапања. Ова појава се такође појављује код актинских филамената.

Постоји трећа врста подјединице: то је гама тубулин. Ово није део микротубула и налази се у центросомима; међутим, учествује у нукловању и стварању микротубула.

Алфа и бета тубулин

Алфа и бета подјединице снажно се удружују у формирање сложеног хетеродимера. У ствари, интеракција комплекса је толико интензивна да се у нормалним условима не дисоцира.

Ови протеини се састоје од 550 аминокиселина, углавном киселих. Иако су алфа и бета тубулини врло слични, кодирају их различити гени.

Остаци аминокиселина са ацетилном групом могу се наћи у алфа тубулину, који му даје различита својства у ћелијским бичевима.

Свака подјединица тубулина повезује се са две молекуле: у алфа тубулину, ГТП се неповратно веже и не долази до хидролизе једињења, док друго место везања у бета тубулину, реверзибилно веже ГТП и хидролизује га .

ГТП хидролиза резултира појавом која се назива "динамичка нестабилност", где микротубуле пролазе цикле раста и опадања, у зависности од брзине додавања тубулина и брзине ГТП хидролизе.

Ова појава резултира великом брзином обртаја микротубула, при чему је полуживот структуре само неколико минута.

Карактеристике

Цитоскелет

Алфа и бета подјединице тубулина полимеризирају се у формирање микротубула, које су дио цитоскелета.

Поред микротубула, цитоскелет чине два додатна структурна елемента: актински микрофиламенти пречника око 7 нм и интермедијарни филаменти пречника 10 до 15 нм.

Цитоскелет је оквир ћелије, подржава и одржава облик ћелије. Међутим, мембрана и субцелијски одељци нису статични и стално се крећу да би могли да спроведу појаве ендоцитозе, фагоцитозе и излучивања материјала.

Структура цитоскелета омогућава ћелији да се прилагоди свим горе поменутим функцијама.

То је идеалан медијум за ћелијске органеле, плазма мембрану и друге ћелијске компоненте да обављају своје нормалне функције, осим што учествују у ћелијској подели.

Они такође доприносе ћелијским покретима као што је кретање амебе и специјализованим структурама за кретање, попут цилија и флагела. И на крају, одговоран је за кретање мишића.

Митоза

Захваљујући динамичкој нестабилности, микротубуле се могу у потпуности реорганизовати током процеса дељења ћелија. Низ микротубула током интерфазе може да се растави и тубулинске подјединице су слободне.

Тубулин се може поново саставити и створити митотичко вретено које учествује у одвајању хромозома.

Постоје одређени лекови, као што су колхицин, таксол и винбластин који ремете процесе ћелијске деобе. Делује директно на молекуле тубулина, утичући на скупљање микротубула и феномен дисоцијације.

Центросоме

У животињским ћелијама микротубуле се протежу до центросома, структуре близу језгра коју чине пар центриола (сваки оријентисани окомито) и окружени аморфном супстанцом, званом перицентриоларни матрикс.

Центриоле су цилиндрична тела која су сачињена од девет трокута микротубула у организацији сличној ћелијским цилијама и флагелама.

У процесу деобе ћелија, микротубуле се шире од центросома, формирајући тако митотичко вретено, одговорно за исправну расподелу хромозома у новим ћелијама кћери.

Чини се да центриоле нису неопходне за састављање микротубула у ћелијама, пошто нису присутне у биљним ћелијама или у неким еукариотским ћелијама, као што су у овулама неких глодара.

У перицентриоларном матриксу долази до иницијације за састављање микротубула, где се нуклеација јавља уз помоћ гама тубулина.

Еволуциона перспектива

Три врсте тубулина (алфа, бета и гама) кодирају различити гени и хомологни су гену који се налази у прокариотима који кодира протеин од 40 000 далтона, назван ФтсЗ. Бактеријски протеин је функционално и структурно сличан тубулину.

Вероватно је да је протеин имао бактеријску функцију предака и био је модификован током еволуционих процеса, закључујући у протеину функције које он обавља у еукариотама.

Референце

1. Цардинали, ДП (2007). Примењена неурознаност: њене основе. Панамерицан Медицал Ед.
2. Цоопер, ГМ (2000). Ћелија: Молекуларни приступ. Друго издање Сандерланд (МА): Синауер Ассоциатес.
3. Цуртис, Х. и Сцхнек, А. (2006). Позив на биологију. Панамерицан Медицал Ед.
4. Фрикионе, Е., и Меза, И. (2017). Живе машине: Како се ћелије крећу? . Фонд економске културе.
5. Лодисх Х, Берк А, Зипурски СЛ, ет ал. (2000). Молекуларна ћелијска биологија. 4. издање Нев Иорк: ВХ Фрееман.