Microtubuli: Structura, funcțiile și importanța clinică

Microtubulii sunt structuri celulare sub formă de cilindri care efectuează funcții fundamentale legate de suport, mobilitatea celulară și diviziunea celulară, printre altele. Aceste filamente sunt prezente în interiorul celulelor eucariote.

Ele sunt goale și diametrul lor intern este de ordinul a 25 nm, în timp ce diametrul exterior este de 25 nm. Lungimea variază între 200 nm și 25 pm. Ele sunt structuri destul de dinamice, cu o polaritate definită, capabile să crească și să scurteze.

Structura și compoziția

Microtubulii sunt constituite din molecule de natură proteică. Acestea sunt formate dintr-o proteină numită tubulină.

Tubulina este un dimer, cele două componente fiind α-tubulină și β-tubulină. Cilindrul gol este compus din treisprezece lanțuri ale acestui dimer.

Capetele unui microtubule nu sunt aceleași. Adică, există o polaritate a filamentelor. Un capăt este cunoscut ca plus (+), iar celălalt minus (-).

Microtubulul nu este o structură statică, filamentele pot schimba rapid dimensiunea. Acest proces de creștere sau scurtare are loc în principal în extremă; Acest proces se numește auto-asamblare. Dinamismul microtubulilor permite celulelor animale să își schimbe forma.

Există excepții. Această polaritate este indistinctă în microtubulele din interiorul dendritelor, în neuroni.

Microtubulii nu sunt distribuiți omogen în toate formele celulare. Localizarea acestuia depinde în principal de tipul celulei și de starea acesteia. De exemplu, în unele paraziți protozoare, microtubulii formează o armură.

De asemenea, atunci când celula se află într-o interfață, aceste filamente sunt dispersate în citoplasmă. Când celula începe să se dividă, microtubulii încep să se organizeze în axul mitotic.

funcții

citoscheletului

Citoscheletul este compus dintr-o serie de filamente, incluzând microtubuli, filamente intermediare și microfilamente. După cum sugerează și numele, citoscheletul este responsabil pentru susținerea celulei, motilității și reglementării.

Microtubulii sunt asociate cu proteine ​​specializate (MAP, pentru acronimul său în limba engleză, proteine ​​asociate cu microtubuli) pentru a-și îndeplini funcțiile.

Citoscheletul este deosebit de important în celulele animale, deoarece acestea nu au un perete celular.

mobilitate

Microtubulii au un rol fundamental în funcțiile motoarelor. Ele servesc ca un indiciu, astfel încât proteinele legate de mișcare se pot mișca. În mod similar, microtubulii sunt căi rutiere și carute proteice.

În mod specific, kinesinele și dineina sunt proteine ​​găsite în citoplasmă. Aceste proteine ​​se leagă de microtubuli pentru a efectua mișcările și pentru a permite mobilizarea materialelor în întreg spațiul celular.

Transportă vezicule și se deplasează pe distanțe mari prin microtubuli. De asemenea, pot transporta mărfuri care nu se găsesc în vezicule.

Proteinele motoare au un fel de brațe, iar prin modificarea formei acestor molecule, mișcarea poate fi efectuată. Acest proces depinde de ATP.

Diviziunea celulară

În ceea ce privește diviziunea celulară, acestea sunt indispensabile pentru distribuirea corectă și echitabilă a cromozomilor. Microtubulele sunt asamblate și formează fusul mitotic.

Când nucleul se împarte, microtubulii transportă și separă cromozomii de nucleele noi.

Cilioză și flagelă

Microtubulii sunt legați de structurile celulare care permit mișcarea: cilia și flagelul.

Aceste accesorii sunt sub formă de biciuri subțiri și permit celulei să se miște în mijlocul acesteia. Microtubulii facilitează asamblarea acestor extensii celulare.

Cilia și flagella au o structură identică; totuși, cilia sunt mai scurte (10 până la 25 de microni) și, de obicei, lucrează împreună. Pentru mișcare, forța aplicată este paralelă cu membrana. Cilia acționează ca "vâsle" care împing celulele.

În contrast, flagelle sunt mai lungi (50 până la 70 de microni) și, de obicei, celula prezintă una sau două. Forța aplicată este perpendiculară pe membrană.

Vederea transversală a acestor anexe prezintă un aranjament 9 + 2. Această nomenclatură se referă la prezența a 9 perechi de microtubuli topiți care înconjoară o pereche centrală necondensată.

Funcția motorului este produsul acțiunii proteinelor specializate; Dynein este unul dintre acestea. Datorită ATP, proteina își poate schimba forma și permite mișcarea.

Sute de organisme folosesc aceste structuri pentru a se deplasa. Cilia și flagelul sunt prezente în organismele unicelulare, în spermatozoizi și în animalele multicelulare mici, printre altele. Corpul bazal este organele celulare din care provine cilia și flagelul.

centrioles

Centriolii sunt extrem de asemănători cu corpurile bazale. Aceste organele sunt caracteristice celulelor eucariote, cu excepția celulelor vegetale și a anumitor antistri.

Aceste structuri au o formă de butoi. Diametrul său este de 150 nm, iar lungimea este de 300-500 nm. Microtubulii din centrioli sunt organizați în trei filamente topite.

Centriolele sunt situate într-o structură numită centrozom. Fiecare centrosom este compus din două centriole și o matrice bogată în proteine ​​numită matrice pericentriolară. În acest aranjament, centriolii organizează microtubulele.

Funcția exactă a centriolilor și a diviziunii celulare nu este încă cunoscută în detaliu. În anumite experimente, centriolii au fost îndepărtați și celula a fost capabilă să se împartă fără mari inconveniente. Centriolii sunt responsabili pentru formarea axului mitotic: aici se formează cromozomii.

plante

În plante, microtubulii au un rol suplimentar în aranjamentul peretelui celular, contribuind la organizarea fibrelor de celuloză. De asemenea, ele ajută diviziunea și extinderea celulară în legume.

Importanța clinică și medicamentele

Celulele canceroase sunt caracterizate printr-o activitate mitotică ridicată; prin urmare, găsirea de medicamente a căror țintă este asamblarea microtubulilor ar ajuta la stoparea acestei creșteri.

Există o serie de medicamente responsabile pentru microtubuli destabilizatori. Colcemidul, colchicina, vincristina și vinblastina împiedică polimerizarea microtubulilor.

De exemplu, colchicina este utilizată pentru a trata gută. Celelalte sunt utilizate în tratamentul tumorilor maligne.