Mikrotübüller (MT) oluşturan bir elyaftır hücre iskeletinin yanı sıra mikrofilamanlar aktin ve ara filamanlan .
Yaklaşık 25 nm'lik bir çapa ve dinamikleri nedeniyle değişken bir uzunluğa sahiptirler; bu, iki ucunun her birinin yuva olduğu polimerizasyon ↔ depolimerizasyon dengesinin bir sonucudur. Mikrotübüller, sentrozom ve pericentriolar malzemeye sabitlenir ; sitoplazma boyunca yayılırlar. Kalıcı uzunluk varyasyonlarının önemli bir rol oynadığı bir süreç olan mitozda yer alırlar (kromozomların ekvator plakasının oluşumu).
Prokaryotlarda yoktur ve ökaryotlarda bulunur . Gelen metaphytes (bitki), mikrotübül az daha ağırlığı olan Metazoan'da (hayvanlar).
Stabilize olmayan mikrotübüllerin yarı ömrü, metafaz sırasında yaklaşık 15 s ve interfaz sırasında 5 dakikadır.
Mikrotübüller oluşturulur dimerler ve tübülin kovalent olmayan bağlarla bağlanmış iki alt birimden, α-tübülin ve β-tübülin oluşan her biri. Dimerler, elektron mikroskobu görüntülerinde iç kısmı "boş" görünen mikrotübüllerin duvarını oluşturan protofilamentler halinde birleştirilir.
Tübülin dimerleri polarize olduğundan ve her protofilament boyunca eşit polarize bir şekilde yönlendirildiklerinden, mikrotübüllerin bir ucunda sadece β tübüller bulunurken, diğerinde sadece α tübüller bulunur. Bu iki uç sırasıyla (+) ve (-) olarak adlandırılır.
Bu düzenek (mikrotübüller polimerlerdir) son derece dinamiktir. Mikrotübüllerin her iki ucu da sürekli olarak polimerleşir ve depolimerize olur. Uçların durumu, tübülin dimerlerinin yerel konsantrasyonuna ve mikrotübüllerin iki ucunun dinamik kinetik özelliklerine göre değişir. İn vitro olarak çözücüye maruz kalan β tübülinden oluşan (+) uç en hızlı polimerize olandır. Bir mikrotübülün uzaması, enerji açığa çıkaran GTP'nin (guanozin trifosfat) hidrolizi ile bağlantılıdır. GTP molekülü iki varlığa bölünmüştür: GDP + Pi, Pi inorganik fosfat molekülüdür. Bu tandem, Pi'den önce tübülin dimeriyle ilişkili kalır ve ardından GDP, çözelti içinde serbest bırakılır. Bu mekanizma, GDP-Pi başlığı adı verilen uzayan mikrotübül boyunca kısa bir segment oluşturur. Çözücüye maruz kalan α tübüllerinden oluşan (-) uç, en hızlı depolimerize olandır. Böylece, denge durumunda ( in vitro ), bir mikrotübül, bir uçta kazanılan tübülin dimerlerinin sayısı birbirine kaybolan dimerlerin sayısına eşitken uzunluğunun sabit kaldığı, koşu bandı veya "konveyör bant" adı verilen bir işleme tabi tutulur. . Uçlardan biri "kapalı"ysa (veya biyokimyasal olarak değiştirilmişse), bu süreç, mikrotübülün dinamikleri gibi değişir. In vivo olarak in vitro olarak , hızlı çökmeler veya tam tersine mikrotübüllerin stabilizasyonu gözlemlenebilir. Bu iki mekanizma , mikrotübüllerin iki ucunun dinamik özelliklerini değiştiren moleküllerin kullanıldığı kemoterapide kullanılır (örneğin, taksol, mikrotübülleri, kolşisini, vinblastinleri ve diğer vinkristinleri stabilize eder, onları destabilize eder).
Mikrotübülün oluşumuna yol açan tubulin dimerlerinin polimerizasyonunda üç aşama vardır: çekirdeklenme, uzama ve denge.
Çekirdeklenme fazı a ile tübülin eşlik eden bir β heterodimerlerinin düzeneğinin oluşur hidroliz ve GTP (guanozin trifosfat) β alt birimi tarafından katalize. Bu mikrop, mikrotübülün üzerinde büyüdüğü temeli oluşturur.
Uzama fazı sırasında, sabit bir durumda, mikrotübül büyürken, GTP'nin hidrolizi, tübülin dimerlerinin mikrotübül gövdesine dahil edilmesine göre geciktirilir. In vitro , dimerler mikrotübülün her iki serbest ucuna da bağlanır, ancak polimerizasyon (+) ucunda daha hızlıdır. İn vivo olarak , mikrotübülün (-) kutbu , hücredeki konumundan bağımsız olarak çekirdeklenme merkezine ( sentrozom ) bağlanacak şekilde stabilize edilir .
Dengede, mikrotübülün uzunluğu sabitken, uzama ve kendiliğinden çökme süreçleri eşit hızlara sahiptir.
Mikrotübüller, in vitro ve in vivo olarak kendi üzerlerine tamamen çökme eğilimindedir.
Mikrotübüller veya MAP (Mikrotübül İlişkili Protein) ile ilişkili proteinler vardır : mikrotübüllere bağlanır ve onlara bir işlev verir.
Gelen mikrotübüllerin, G actin- bağlı monomerler ile ilişkili GTP (yukarıya bakınız). Serbest tübülin dimerleri, statmin adı verilen sekestre edici proteinlerle ilişkilidir .
İkili bir işlevi vardır:
Bu proteinler, düşük konsantrasyonda serbest G formları (denge) sağlar.
Bu proteinler depolimerizasyonu destekler.
Mikrotübüllerin parçalanmasında yer alan proteinler şunlardır:
Stabilize edici proteinler (veya stabilize edici MAP) arasında şunları buluyoruz:
HARİTA2 | Tau | |
---|---|---|
rol | 2 komşu mikrotübülü birbirine bağlar
Organellerin zarflarını birleştirin Mikrotübüllerin eksenini yönlendirin Her dendrit mikrotübül arasındaki mesafeyi düzenleyerek sinir hücrelerinde önemli rol oynar . |
Sadece 1 mikrotübüle bağlı
Veziküllerin ve lizozomların taşınmasını teşvik eder Mikrotübüllerin organizasyonu |
Konum | Dendritler ve hücre gövdeleri | Akson ve hücre gövdeleri |
Alzheimer hastalığında, Tau proteini bol miktarda bulunur ve nöronlarda anormal şekilde fosforile olur. Bu, nöronal dejenerasyona neden olan filamentlerle nörofibriler kümeler oluşturan mikrotübüllerin organizasyonunda bir anormalliğe yol açar.
Moleküler motorlar ATPazlardır :
Mikrotübüller , aktin mikrofilamentleri (kromozomların yer değiştirmesi) ile işbirliği yaparak hücre bölünmesinde ( mitoz ) ve sitoplazmik akımlarda çok önemli bir rol oynar . Ara fazın G2 fazında mikrotübüllerin görünümü.
Polarize hücresel kaymalar, spesifik moleküler motorların etkisiyle aktin mikrotübülleri ve mikrofilamentler boyunca meydana gelir. Mikrotübüller nöronlarda ( dendritler , aksonlar ) çok sayıdadır . Çeşitli bileşenlerin ya bu hücresel uzantıların uçlarına doğru ya da hücre gövdesinin kendisine doğru taşınmasını mümkün kılarlar. Veziküllerin taşındığı raylarla karşılaştırılabilirler. Sinaptik veziküllerin oluşumu bu çok dinamik sürecin bir parçasıdır.
Taşıma ile mümkündür s rotéines sahip için ssociées m icrotubules (mikrotübüle bağlı proteinler verilebilir veya İngilizce MAP):
Mikrotübüller aksonem oluşturan eksenel motorun kirpikler ve eksene flagella arasında ökaryotik hücrelerde ( Protist sperm ). Bunlar arasında taşınması ile ilgili olan Endositotik ve ekzositotik kesecikler , yanı sıra diyapedezin da bağlıdır filamentler aktin üzerinde .
Bitkilerde, plazma zarının polarizasyonu , ikincil duvarın mimarisinin oluşumuna yol açar ve belirli işlevlere sahip farklı hücre formları üretir. MIDD1 proteini (yukarıya bakın) plazma zarına sabitlenir ve ikinci hücre duvarının motifini oluşturmak için mikrotübüllerin depolimerizasyonunu çok lokalize bir şekilde destekler.
Bazı ROP ( Rho Plant GTPazlar az), ROPGEF4 ve ROPGAP3, ROP11 etkinleştirerek motifin başlatılması katılabilir. Böylece aktive olan bu protein, kortikal mikrotübüllerin lokal depolimerizasyonunu indüklemek için MIDD1'i alır. Tersine, kortikal mikrotübüller, MIDD1 tarafından aktive edilen ROP11'i plazma zarından ortadan kaldırır. Aktif ROP alanları ve kortikal mikrotübüller arasındaki bu karşılıklı olarak inhibe edici etkileşim sayesinde ikinci hücre duvarı motifi oluşturulabilir.
Mikrotübüllerin, aralarında hücrelerin üç boyutlu şeklini koruyan başka rolleri vardır.
Mikrotübüllerin biyogenezi: MT'ler düzenleme merkezlerinden (MTOC'ler) polimerize olur:
Kolşisin (tersinir reaksiyon), vinblastin , vinkristin ve nocodazol gibi polimerizasyon inhibitörleri vardır . Bunlar polimerizasyon reaksiyonunun dengesini değiştirir ve böylece depolimerizasyonu destekler. Bu inhibitörler, bir karyotip oluşturmak için mitozdaki hücrelerin mitotik iğciklerini yok etmek için in vitro olarak kullanılır , ayrıca klinik olarak kanser hücrelerine karşı savaşmak için kullanılır. Mikrotübülleri stabilize eden Taxol gibi depolimerizasyon inhibitörleri de vardır .
Mikrotübüllerle ve ilişkili oldukları proteinlerle bağlantılı birçok patoloji vardır. Tübülin polimerizasyonlarının değişikliklere ve bağlantılar için değiştirilmiş ve kurşun olabilir bunlarla ilişkili proteinler ile mikrotübül sözleşme olduğu. Kartagener sendromu dinein belirtmek genler, kynésines ve diğer MAP'ların (mikrotübül ilişkili proteinler) değişmiş ekspresyonu nedeniyle bir semiologically birincil siliyer diskinezi (PKD), olarak tanımlanır. Bu biyokimyasal değişiklikler, siliyer (ve/veya flagellar) motilitede, solunum sistemi (bronşiyal silyatür), erkek (sperm) ve dişi üreme sistemi (fallop tüplerinin silyatürünün bozulması, ektopik ) üzerinde etkisi olacak önemli bir azalmayı içerir. gebelik ) ve büyük bir anatomik malformasyona, situs inversus'a yol açabilir, muhtemelen erken embriyonik hücre hareketleri (simetriizasyon) için gerekli olan birincil siliyer(ler)in değişmesiyle bağlantılıdır.
Mikrotübüllerin diğer patolojileri: