TUBULĪNS: ALFA UN BETA, FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Tubulīna ir dimērisks proteīns, kas sastāv no diviem lodveida polipeptīdiem: alfa un beta tubulīna. Tie ir izvietoti caurules formā, lai veidotos mikrotubulas, kuras kopā ar aktīna mikrofilameniem un starpposma pavedieniem veido citoskeletu.

Mikrotubulas ir atrodamas dažādās būtiskās bioloģiskajās struktūrās, piemēram, spermas flagella, izliektu organismu paplašinājumos, trahejas ciliā un olvados.

Turklāt struktūras, kuras veido tubulīns, darbojas kā transportēšanas ceļi - analogi vilciena sliedēm - materiāliem un organellām šūnas iekšpusē. Vielu un struktūru pārvietošana ir iespējama, pateicoties mehāniskajām olbaltumvielām, kas saistītas ar mikrotubulēm, ko sauc par kinezīnu un dyneīnu.

Vispārīgais raksturojums

Tubulīna subvienības ir 55 000 daltonu heterodimēri un ir mikrotubulu celtniecības bloki. Tubulīns ir sastopams visos eikariotu organismos un evolūcijas gaitā ir ļoti konservēts.

Dimēru veido divi polipeptīdi, kurus sauc par alfa un beta tubulīnu. Tie polimerizējas, veidojot mikrotubulas, kas sastāv no trīspadsmit protofilamentiem, kas izvietoti paralēli dobas caurules formā.

Viens no visatbilstošākajiem mikrotubulu raksturlielumiem ir struktūras polaritāte. Citiem vārdiem sakot, mikrotubulas divi gali nav vienādi: vienu galu sauc par strauji augošu vai "vairāk" galu, bet otru - ar lēnām augošu vai "mazāk" galu.

Polaritāte ir svarīga, jo tā nosaka kustības virzienu gar mikrotubulu. Tubulīna dimērs spēj polimerizēties un depolarizēties ātros montāžas ciklos. Šī parādība notiek arī aktīna pavedienos.

Pastāv trešais apakšvienības tips: tas ir gamma tubulīns. Tas neietilpst mikrotubulos un atrodas centrosomās; tomēr tas piedalās mikrotubulu veidošanā un veidošanā.

Alfa un beta tubulīns

Alfa un beta subvienības ir cieši saistītas, veidojot sarežģītu heterodimēru. Faktiski kompleksa mijiedarbība ir tik intensīva, ka normālos apstākļos tas neizdalās.

Šīs olbaltumvielas sastāv no 550 aminoskābēm, galvenokārt skābām. Lai arī alfa un beta tubulīni ir diezgan līdzīgi, tos kodē dažādi gēni.

Alfa tubulīnā var atrast aminoskābju atlikumus ar acetilgrupu, piešķirot tam atšķirīgas īpašības šūnu flagella.

Katra tubulīna subvienība ir saistīta ar divām molekulām: alfa tubulīnā GTP saistās neatgriezeniski un savienojuma hidrolīze nenotiek, savukārt otrā saistīšanās vieta beta tubulīnā, atgriezeniski saistās GTP un to hidrolizē. .

GTP hidrolīzes rezultāts ir parādība, ko sauc par "dinamisko nestabilitāti", kurā mikrotubulos notiek augšanas un samazināšanās cikli atkarībā no tubulīna pievienošanas ātruma un GTP hidrolīzes ātruma.

Šīs parādības rezultāts ir augsts mikrotubulu mainības ātrums, kad struktūras pusperiods ir tikai dažas minūtes.

Iespējas

Citoskelets

Tubulīna alfa un beta subvienības polimerizējas, veidojot mikrotubulus, kas ir daļa no citoskeleta.

Papildus mikrotubulām citoskeletu veido vēl divi papildu strukturālie elementi: aktīna mikrofilamenti ar apmēram 7 nm un starpposma pavedieni ar diametru no 10 līdz 15 nm.

Citoskelets ir šūnas ietvars, tas atbalsta un uztur šūnas formu. Tomēr membrāna un subcelulārie nodalījumi nav statiski un atrodas pastāvīgās kustībās, lai varētu veikt endocitozes, fagocitozes un materiālu sekrēcijas parādības.

Citoskeleta struktūra ļauj šūnai sevi uzņemt, lai izpildītu visas iepriekšminētās funkcijas.

Tas ir ideāls barotne šūnu organellām, plazmas membrānai un citiem šūnu komponentiem, lai papildus dalībai šūnās veiktu savas parastās funkcijas.

Tie arī veicina šūnu kustības parādības, piemēram, amēbas pārvietošanos, un specializētas kustību struktūras, piemēram, cilijas un flagellas. Visbeidzot, tā ir atbildīga par muskuļu kustību.

Mitoze

Pateicoties dinamiskajai nestabilitātei, mikrotubulas var pilnībā pārkārtot šūnu dalīšanās procesu laikā. Mikrotubulu masīvs starpfāžu laikā var izjaukt, un tubulīna apakšvienības ir brīvas.

Tubulīns var sevi salikt un radīt mitotisko vārpstu, kas ir iesaistīta hromosomu atdalīšanā.

Ir noteiktas zāles, piemēram, kolhicīns, taksols un vinblastīns, kas traucē šūnu dalīšanās procesus. Tas iedarbojas tieši uz tubulīna molekulām, ietekmējot mikrotubulu montāžu un disociācijas fenomenu.

Centrosoma

Dzīvnieku šūnās mikrotubulas sniedzas līdz centrosomai - struktūrai, kas atrodas tuvu kodolam un sastāv no centrioļu pāra (katrs ir orientēts perpendikulāri) un ieskauj amorfu vielu, ko sauc par pericentriolar matricu.

Centrioles ir cilindriski ķermeņi, kas sastāv no deviņiem mikrotubulu tripletiem, organizācijā, kas līdzīga šūnu cilia un flagella.

Šūnu dalīšanas procesā mikrotubulas stiepjas no centrosomām, tādējādi veidojot mitotisko vārpstu, kas atbild par pareizu hromosomu sadalījumu jaunajās meitas šūnās.

Šķiet, ka centrioles nav būtiskas mikrotubulu salikšanai šūnās, jo tās neatrodas augu šūnās vai dažās eikariotu šūnās, kā dažu grauzēju olšūnās.

Pericentriolar matricā notiek mikrotubulu montāžas iniciācija, kur kodolēšana notiek ar gamma tubulīna palīdzību.

Evolūcijas perspektīva

Trīs tubulīna tipus (alfa, beta un gamma) kodē dažādi gēni un tie ir homologi pret gēnu, kas atrodams prokariotos, kas kodē 40 000 daltonu proteīnu, ko sauc par FtsZ. Baktēriju proteīns ir funkcionāli un strukturāli līdzīgs tubulīnam.

Visticamāk, ka proteīnam bija senču funkcija baktērijās un tas tika modificēts evolūcijas procesu laikā, olbaltumvielās noslēdzoties ar funkcijām, kuras tas veic eikariotos.

Atsauces

1. Cardinali, DP (2007). Lietišķā neirozinātne: tās pamati. Panamerican Medical Ed.
2. Kūpers, GM (2000). Šūna: molekulārā pieeja. 2. izdevums. Sunderland (MA): Sinauer Associates.
3. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Ielūgums uz bioloģiju. Panamerican Medical Ed.
4. Frixione, E., & Meza, I. (2017). Dzīvo mašīnas: Kā šūnas pārvietojas? . Ekonomiskās kultūras fonds.
5. Lodish H, Berk A, Zipursky SL et al. (2000). Molekulāro šūnu bioloģija. 4. izdevums. Ņujorka: WH Freeman.