Tubulina Alfa και Beta, Λειτουργίες



Το τουμπουλίνη είναι μια σφαιρική διμερής πρωτεΐνη που σχηματίζεται από δύο πολυπεπτίδια: τουμπουλίνη άλφα και βήτα. Είναι οργανωμένα με τη μορφή ενός σωλήνα για να δημιουργήσουν τους μικροσωληνίσκους, οι οποίοι μαζί με τα μικροϊνίδια ακτίνης και τα ενδιάμεσα νημάτια αποτελούν τον κυτταροσκελετό.

Οι μικροσωληνίσκοι είναι σε διάφορες βασικές βιολογικές δομές, όπως η μάστιγα του σπέρματος, των προεκτάσεων των βλεφαριδοφόρα, κροσσών της τραχείας και των σαλπίγγων, μεταξύ άλλων.

Επιπλέον, οι δομές που σχηματίζουν το tubulina λειτουργούν ως οδοί μεταφοράς - αναλόγων με τις διαδρομές μιας αμαξοστοιχίας - υλικών και οργανιδίων μέσα στο κύτταρο. Η μετατόπιση των ουσιών και των δομών είναι δυνατή χάρη στις πρωτεΐνες κινητήρων που συνδέονται με μικροσωληνάρια, που ονομάζονται κινεσίνη και δυνίνη.

Ευρετήριο

  • 1 Γενικά χαρακτηριστικά
  • 2 Tubulin άλφα και βήτα
  • 3 Λειτουργίες
    • 3.1 Κυτταροσκελετός
    • 3.2 Μίτωση
    • 3.3 Centrosome
  • 4 Εξέλιξη της προοπτικής
  • 5 Αναφορές

Γενικά χαρακτηριστικά

Οι υπομονάδες τουμπουλίνης είναι ετεροδιμερή των 55.000 daltons και είναι τα δομικά στοιχεία των μικροσωληναρίων. Η ταμπουλίνη βρίσκεται σε όλους τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς και έχει διατηρηθεί σε μεγάλο βαθμό κατά τη διάρκεια της εξέλιξης.

Το διμερές αποτελείται από δύο πολυπεπτίδια που ονομάζονται αλφα και βήτα τουμπουλίνης. Αυτοί πολυμερίζονται για να σχηματίσουν μικροσωληνίσκους, οι οποίοι αποτελούνται από δεκατρία πρωτόνια που είναι διατεταγμένα παράλληλα με τη μορφή κοίλου σωλήνα.

Ένα από τα πιο συναφή χαρακτηριστικά των μικροσωληναρίων είναι η πολικότητα της δομής. Με άλλα λόγια, τα δύο άκρα του μικροσωληνίσκου δεν είναι τα ίδια: το ένα άκρο ονομάζεται το ταχέως αναπτυσσόμενο άκρο ή "περισσότερο", και το άλλο άκρο αναπτύσσεται αργά ή "λιγότερο"..

Η πολικότητα είναι σημαντική, καθώς καθορίζει την κατεύθυνση της κίνησης κατά μήκος του μικροσωληνίσκου. Το διμερές τουμπουλίνης είναι ικανό πολυμερισμού και αποπόλωσης σε κύκλους ταχείας συναρμολόγησης. Αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται επίσης σε νημάτια ακτίνης.

Υπάρχει ένας τρίτος τύπος υπομονάδας: είναι η γαμβουλίνη του γάμμα. Αυτό δεν αποτελεί μέρος μικροσωληνίσκων και βρίσκεται σε κεντροσώματα. Ωστόσο, συμμετέχει στη δημιουργία πυρήνων και σχηματισμό μικροσωληναρίων.

Tubulin άλφα και βήτα

Οι υπομονάδες άλφα και βήτα συνδέονται ισχυρά για να σχηματίσουν ένα σύνθετο ετεροδιμερές. Στην πραγματικότητα, η αλληλεπίδραση του συμπλέγματος είναι τόσο έντονη ώστε να μην διασπάται κάτω από κανονικές συνθήκες.

Αυτές οι πρωτεΐνες σχηματίζονται από 550 αμινοξέα, κυρίως οξέα. Αν και οι αγωνιστές άλφα και βήτα είναι αρκετά παρόμοιες, κωδικοποιούνται από διαφορετικά γονίδια.

Στην tubulina άλφα μπορεί να βρεθούν υπολείμματα αμινοξέων με ακετυλομάδα, παρέχοντας διαφορετικές ιδιότητες στα κυτταρικά μαστίγια.

Κάθε υπομονάδα της τουμπουλίνης συνδέεται με δύο μόρια σε άλφα-τουμπουλίνης GTP συνδέεται μη αντιστρεπτά και υδρόλυση της ένωσης δεν λαμβάνει χώρα, ενώ η δεύτερη θέση σύνδεσης επί του β τουμπουλίνης αντιστρεπτά συνδέεται GTP και υδρολύει.

GTP υδρόλυση με αποτέλεσμα ένα φαινόμενο που ονομάζεται «δυναμική αστάθεια» όπου μικροσωληνίσκους υποβάλλονται σε κύκλους αύξησης και μείωσης, ανάλογα με το ρυθμό της προσθήκης της τουμπουλίνης και του ρυθμού της υδρόλυσης του GTP.

Αυτό το φαινόμενο μεταφράζεται σε υψηλό ρυθμό ανατροπής μικροσωληναρίων, όπου ο χρόνος ημίσειας ζωής της δομής είναι μόνο λίγα λεπτά.

Λειτουργίες

Κυτταροσκελετός

Οι υπομονάδες άλφα και βήτα της τουμπουλίνης πολυμερίζονται για να δημιουργήσουν μικροσωληνάρια, τα οποία αποτελούν μέρος του κυτταροσκελετού.

Εκτός από τους μικροσωληνίσκους, ο κυτταροσκελετός αποτελείται από δύο επιπρόσθετα δομικά στοιχεία: τα μικροϊνίδια ακτίνης περίπου 7 nm και τα ενδιάμεσα νημάτια διαμέτρου 10 έως 15 nm.

Ο κυτταροσκελετός είναι το πλαίσιο του κυττάρου, του παρέχει υποστήριξη και διατηρεί την κυτταρική μορφή. Ωστόσο, η μεμβράνη και τα υποκυτταρικά διαμερίσματα δεν είναι στατικά και βρίσκονται σε συνεχή κίνηση για να είναι σε θέση να πραγματοποιήσουν τα φαινόμενα ενδοκυττάρωσης, φαγοκυττάρωσης και έκκρισης υλικών.

Η δομή του κυτταροσκελετού επιτρέπει στο κύτταρο να προσαρμόζεται για να εκπληρώσει όλες τις αναφερόμενες λειτουργίες.

Είναι το ιδανικό μέσο για τα κυτταρικά οργανίδια, τη μεμβράνη πλάσματος και άλλα κυτταρικά συστατικά για την εκτέλεση των συνηθισμένων λειτουργιών τους, εκτός από τη συμμετοχή στην κυτταρική διαίρεση.

Συμβάλλουν επίσης στα φαινόμενα κυτταρικών κινήσεων, όπως η μετακίνηση των αμοιβάδων, και σε εξειδικευμένες δομές για μετατόπιση όπως τα κελύφη και οι μαστίγες. Τέλος, είναι υπεύθυνη για την κίνηση των μυών.

Mitosis

Χάρη στη δυναμική αστάθεια, οι μικροσωληνίσκοι μπορούν να αναδιοργανωθούν πλήρως κατά τη διαδικασία των κυτταρικών διαιρέσεων. Η διάταξη των μικροσωληνίσκων κατά τη διεπαφή είναι ικανή να αποσυναρμολογηθεί και οι υπομονάδες τουμπουλίνης είναι ελεύθερες.

Η σωληνάριο μπορεί να συναρμολογηθεί ξανά και να δημιουργήσει τον μιτωτικό άξονα, ο οποίος συμμετέχει στον διαχωρισμό των χρωμοσωμάτων.

Υπάρχουν ορισμένα φάρμακα, όπως η κολχικίνη, η ταξόλη και η βινμπλαστίνη που διακόπτουν τις διαδικασίες κυτταρικής διαίρεσης. Λειτουργεί άμεσα στα μόρια τουμπουλίνης, επηρεάζοντας το φαινόμενο συναρμολόγησης και διάστασης των μικροσωληνίσκων.

Centrosome

Σε ζωικά κύτταρα, μικροσωληνίσκοι παρατείνει την κεντρόσωμα, μία κοντά δομή πυρήνα που σχηματίζεται από ένα ζεύγος κεντριόλια (το καθένα προσανατολισμένο κάθετα) και περιβάλλεται από μία άμορφη ουσία, που ονομάζεται pericentriolar μήτρα.

Τα centrioles είναι κυλινδρικά σώματα που σχηματίζονται από εννέα τριάδες μικροσωληνίσκων, σε μια οργάνωση παρόμοια με την κυτταρική βλεφαρίδα και τα μαστίγια.

Στη διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης, οι μικροσωληνίσκοι εκτείνονται από τα κεντροσώματα, σχηματίζοντας τον μιτωτικό άξονα, υπεύθυνο για τη σωστή κατανομή των χρωμοσωμάτων στα νέα θυγατρικά κύτταρα..

Φαίνεται ότι οι κεντριόλια δεν είναι απαραίτητα για την συγκρότηση των μικροσωληνίσκων στο εσωτερικό των κυττάρων, επειδή δεν παρουσιάζουν σε φυτικά κύτταρα ή σε ορισμένα ευκαρυωτικά κύτταρα, όπως τα αυγά ορισμένων τρωκτικών.

Στον περινεφριδιακό ιστό, αρχίζει η έναρξη της συναρμολόγησης των μικροσωληνίσκων, όπου εμφανίζεται πυρήνωση με τη βοήθεια γαμματουμπουλίνης.

Εξέλιξη της προοπτικής

Οι τρεις τύποι τουμπουλίνης (άλφα, βήτα και γ) κωδικοποιούνται από διαφορετικά γονίδια και είναι ομόλογοι με ένα γονίδιο που βρίσκεται στα προκαρυωτικά που κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη των 40.000 daltons, που ονομάζεται FtsZ. Η βακτηριακή πρωτεΐνη είναι λειτουργικά και δομικά παρόμοια με την τουμπουλίνη.

Είναι πιθανό ότι η πρωτεΐνη είχε μια προγονική λειτουργία στα βακτήρια και τροποποιήθηκε κατά τη διάρκεια των εξελικτικών διεργασιών, καταλήγοντας σε μια πρωτεΐνη με τις λειτουργίες που παίζει στους ευκαρυώτες..

Αναφορές

  1. Cardinali, D.P. (2007). Εφαρμοσμένη νευροεπιστήμη: τα θεμέλιά της. Ed. Panamericana Medical.
  2. Cooper, G.M. (2000). Το κύτταρο: μια μοριακή προσέγγιση. 2η έκδοση. Σάντερλαντ (ΜΑ): Sinauer Associates.
  3. Curtis, Η., & Schnek, Α. (2006). Πρόσκληση στη Βιολογία. Ed. Panamericana Medical.
  4. Frixione, Ε., & Meza, Ι. (2017). Κατοικίες: Πώς κινούνται τα κύτταρα?. Ταμείο Οικονομικής Πολιτισμού.
  5. Lodish Η, Berk Α, Zipursky SL, et αϊ. (2000). Molecular Cell Biology. 4η έκδοση. Νέα Υόρκη: W. Η. Freeman.