TUBULIN: ALFA ÉS BÉTA, FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2025

A tubulin egy dimer protein, amely két globális polipeptidből áll: alfa és béta tubulin. Egy cső alakban vannak elrendezve, hogy mikrotubulusokat képezzenek, amelyek aktin mikrofilamentumokkal és közbenső filamentumokkal együtt alkotják a citoszkeletont.

A mikrotubulusok különböző esszenciális biológiai szerkezetekben találhatók, mint például a sperma gömböcske, a csillósodott organizmusok meghosszabbítása, a légcső ciliója és a petevezetékek.

Ezenkívül a tubulin által alkotott struktúrák szállítási útként funkcionálnak - hasonlóan a vasúti pályákhoz - az anyag és a sejten belüli organellák számára. Az anyagok és szerkezetek elmozdulása a mikrotubulusokhoz társított motoros fehérjéknek köszönhető, amelyeket kinezinnek és dyneinnek neveznek.

Általános tulajdonságok

A tubulin alegységek 55 000 dalton heterodimerek, és a mikrotubulumok építőkövei. A tubulin az összes eukarióta szervezetben megtalálható, és az evolúció során erősen konzervált.

A dimer két polipeptidből áll, úgynevezett alfa és béta tubulinból. Ezek polimerizálódnak, és mikrotubulusokat képeznek, amelyek tizenhárom protofilból állnak, amelyek párhuzamosan vannak elrendezve egy üreges cső alakjában.

A mikrotubulusok egyik legfontosabb jellemzője a szerkezet polaritása. Más szavakkal, a mikrotubulus két vége nem azonos: az egyik végét gyorsan növekvő vagy "több" végnek, a másik végét lassan növekvő vagy "kevésbé" végnek nevezzük.

A polaritás fontos, mivel meghatározza a mozgás irányát a mikrotubulus mentén. A tubulin-dimer képes a gyors összeszerelési ciklusokban polimerizálni és depolarizálni. Ez a jelenség aktin filamentumokban is előfordul.

Van egy harmadik típusú alegység: a gamma-tubulin. Ez nem része a mikrotubulusoknak és a centroszómákban található; azonban részt vesz a mikrotubulusok magképzésében és kialakításában.

Alfa és béta tubulin

Az alfa és béta alegységek erősen társulnak, hogy komplex heterodimert képezzenek. Valójában a komplex kölcsönhatása olyan intenzív, hogy normál körülmények között nem szétválódik.

Ezek a fehérjék 550 aminosavból állnak, amelyek nagyrészt savasak. Noha az alfa- és béta-tubulinek nagyon hasonlóak, ezeket különböző gének kódolják.

Az acetilcsoportot tartalmazó aminosavmaradványok megtalálhatók az alfa-tubulinban, különféle tulajdonságokat adva a sejtbélben.

A tubulin egyes alegységei két molekulával társulnak: az alfa-tubulinban a GTP visszafordíthatatlanul kötődik és a vegyület hidrolízise nem következik be, míg a béta-tubulin második kötőhelye reverzibilisen köti a GTP-t és hidrolizálja..

A GTP hidrolízise "dinamikus instabilitásnak" nevezett jelenséget eredményez, ahol a mikrotubulusok növekedési és csökkenési ciklusokon mennek keresztül, a tubulin hozzáadásának sebességétől és a GTP hidrolízisének sebességétől függően.

Ez a jelenség a mikrotubulusok nagy áramlási sebességét eredményezi, ahol a szerkezet felezési ideje csak néhány perc.

Jellemzők

citoszkeleton

A tubulin alfa- és béta-alegységei polimerizálódnak, és mikrotubulusokká alakulnak, amelyek a citoszkeleton részét képezik.

A mikrotubulusokon kívül a citoszkeleton két további szerkezeti elemből áll: körülbelül 7 nm aktin mikrofilamentumokból és 10–15 nm átmérőjű közbenső filamentumokból.

A citoszkeleton a sejt kerete, támogatja és fenntartja a sejt alakját. A membrán és a szubcelluláris rekeszek azonban nem statikusak, és állandó mozgásban vannak, hogy képesek legyenek végrehajtani az endocitózis, a fagocitózis és az anyagok szekrécióját.

A citoszkeleton szerkezete lehetővé teszi, hogy a sejt képes legyen beilleszkedni a fent említett összes funkció végrehajtására.

Ideális táptalaj a sejtek organelláinak, a plazmamembránnak és más celluláris komponenseknek a normál funkcióik elvégzéséhez, a sejtosztódáson való részvétel mellett.

Hozzájárulnak a sejtek mozgásának jelenségeihez, például amőba mozgáshoz, és a mozgás speciális struktúráihoz, mint például a ciliák és a gömbök. Végül felelős az izmok mozgásáért.

Mitózis

A dinamikus instabilitásnak köszönhetően a mikrotubulusok teljesen átszervezhetők a sejtosztódási folyamatok során. Az interfázis során a mikrotubulus-tömb szétszerelhető és a tubulin alegységek szabadok.

A tubulin újra összeállíthatja a mitotikus orsót, amely részt vesz a kromoszómák szétválasztásában.

Vannak bizonyos gyógyszerek, például kolchicin, taxol és vinblastin, amelyek megszakítják a sejtosztódási folyamatokat. Közvetlenül a tubulin molekuláira hat, befolyásolva a mikrotubulusok összeállítását és disszociációs jelenségét.

centroszóma

Az állati sejtekben a mikrotubulusok a centroszómára terjednek ki, amely a maghoz közeli struktúra egy pár centriole-ból áll (amelyek mindegyike merőlegesen orientálódik) és amorf anyag veszi körül, amelyet pericentriolar mátrixnak hívnak.

A centriolek olyan hengeres testek, amelyek kilenc mikrotubulus hármasból állnak, egy olyan szervezetben, mint a sejt ciliák és a flagella.

A sejtosztódás során a mikrotubulusok a centroszómákból nyúlnak ki, és így létrehozzák a mitotikus orsót, amely felelős a kromoszómák helyes eloszlásáért az új lánysejtekbe.

Úgy tűnik, hogy a centriolek nem nélkülözhetetlenek a mikrotubulusok sejtekben történő összeállításához, mivel nincsenek jelen növényi sejtekben vagy egyes eukarióta sejtekben, mint egyes rágcsálók petesejtjeiben.

A pericentriolar mátrixban megkezdődik a mikrotubulusok összeállítása, ahol a nukleáció a gamma tubulin segítségével történik.

Evolúciós perspektíva

A tubulin három típusát (alfa, béta és gamma) különböző gének kódolják, és homológok egy prokariótákban található génhez, amely 40 000 dalton fehérjét kódol, az FtsZ. A baktériumfehérje funkcionálisan és szerkezetileg hasonló a tubulinhoz.

Valószínű, hogy a fehérje ősi funkcióval rendelkezik a baktériumokban, és az evolúciós folyamatok során módosult, és egy fehérjében azzal a funkcióval zárul le, amelyet eukariótákban végez.

Irodalom

1. Cardinali, DP (2007). Alkalmazott idegtudomány: alapjai. Panamerican Medical Ed.
2. Cooper, GM (2000). A cella: molekuláris megközelítés. 2. kiadás. Sunderland (MA): Sinauer Associates.
3. Curtis, H. és Schnek, A. (2006). Meghívó a biológiához. Panamerican Medical Ed.
4. Frixione, E., és Meza, I. (2017). Élő gépek: Hogyan mozognak a sejtek?. Gazdasági Kulturális Alap.
5. Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. (2000). Molekuláris sejtbiológia. 4. kiadás. New York: WH Freeman.