Микротрубочки

Микротрубочки представляют собой белковые филаменты, которые имеют трубчатую структуру и вместе с актином и промежуточными филаментами образуют цитоскелет эукариотических клеток. Они стабилизируют клетку, а также способствуют транспортировке и перемещению внутри клетки.

Что такое микротрубочки?

Микротрубочки представляют собой трубчатые полимеры, белковые структуры которых имеют диаметр около 24 нм. Вместе с другими филаментами они образуют цитоскелет, который придает клеткам силу и форму. Кроме того, они также играют важную роль в движении клеток, а также являются важными элементами ресничек, жгутиков, центриолей и ядерных веретен. Микротрубочки также очень важны для лечения рака. Некоторые активные ингредиенты, которые влияют на деление опухолевых клеток, уже используются в форме химиотерапевтических или цитостатических агентов.

Анатомия и строение

Микротрубочки состоят из димеров альфа и бета тубулина (гетеродимеров). Гетеродимеры представляют собой субъединицы микротрубочек, которые также известны как протофиламенты. Протофиламенты образуют полое тело в форме спирали, будучи наложенными друг на друга, с только единицами альфа-тубулина на одном конце и только субъединицами бета-тубулина на другом конце. Альфа и бета тубулин обладают способностью связывать 1 молекулу GTP. ГТФ необратимо связывается с альфа-тубулином.

Гетеродимеры предпочтительно расположены на плюсовом конце, так что микротрубочка растет в этом направлении, а минус-конец образует стабильную сторону. Длина микротрубочки составляет от одного микрометра до нескольких сотен микрометров. Микротрубочки расположены в виде синглета, дублета или триплета. Нити обычно исходят из центра организации микротрубочек, включая, например, центриоли или базальные тельца. Кроме того, различают две разные популяции: динамические, короткоживущие и стабильные, долгоживущие микротрубочки. Стабильные микротрубочки представляют собой каркас жгутиков, ресничек и центриолей.

Долгоживущие микротрубочки также встречаются в аксонах нейронов или в жгутиках сперматозоидов. Там они обеспечивают гибкость, стабильность и мобильность. Динамические микротрубочки также можно найти там, где требуется быстрое ремоделирование. Кроме того, они обеспечивают распределение хромосом в дочерних клетках. Микротрубочки формируются или разрушаются поочередно, причем формирование и разрушение происходит в основном на положительном конце. Микротрубочка растет до тех пор, пока не станет больше гетеродимеров.

Затем начинается деполимеризация, в результате чего концентрация тубулина снова увеличивается и начинается новый рост. Различные вещества предотвращают деполимеризацию или полимеризацию, они используются для лечения заболеваний.

Функции и задачи

Микротрубочки выполняют многофункциональные задачи. Они влияют на расположение хромосом и движение пузырьков, что работает как рельсовая система. Активность везикул является предпосылкой для транспорта белков двигателя. Транспорт осуществляется за счет белков кинезина и динеина, которые расположены на поверхности пузырьков. Везикулы, покрытые динеином, транспортируются от плюсового к минус-концу, а везикулы, покрытые кинезином, транспортируются в противоположном направлении.

Если отдельные микротрубочки накапливаются, образуются сложные структуры. К ним относятся центриоли и базальные тела. Центриоли состоят из девяти триплетов микротрубочек, которые состоят из двух неполных и одной полной микротрубочек. Базальные тела имеют то же строение, что и центриоли. Они расположены под поверхностью клетки и предназначены для закрепления жгутиков и ресничек. Киноцилии состоят из центральной пары микротрубочек и девяти дублетов микротрубочек. Киноцилии возникают в основном на эпителиальных клетках и переносят мелкие частицы на поверхность клетки. Реснички состоят из плазматической мембраны и находятся на поверхности эукариотических клеток.

Их центр состоит из стабильных микротрубочек, которые расположены в виде пучка. Реснички отвечают за движение жидкости по поверхности клетки. Например, некоторые простейшие используют их для сбора частиц пищи. Многие реснички находятся на эпителиальных клетках, где они переносят слои слизи с мертвыми клетками или частицами пыли в горло, чтобы их можно было вывести позже.

Кроме того, реснички создают ток на стенке маточной трубы, так что яйцеклетки могут транспортироваться через маточную трубу. Жгутики (жгутики) имеют такое же строение, как кинематографические реснички, но намного длиннее и используются для передвижения клеток. Это включает, например, движение сперматозоидов и перенос простейших.

Здесь вы можете найти свое лекарство

болезни

При первичной цилиарной дисплазии киноцилии дефектны и количество молекул динеина снижено. Первичная цилиарная дисплазия - очень редкое наследственное заболевание, при котором транспортный механизм, переносящий вдыхаемые бактерии и частицы, не работает должным образом. В результате движение киноцилий отсутствует или очень несогласованно.

По этой причине частицы грязи не могут быть должным образом выведены с бронхиальной слизью или секретом придаточных пазух носа, что приводит к бронхоэктазии (необратимому расширению бронхов), хроническому бронхиту или хроническому синуситу. Если нарушено жгутиковое биение сперматозоидов у мужчин, наступает бесплодие. В контексте болезни Альцгеймера в головном мозге пациента обнаруживаются измененные микротрубочки. При этом заболевании фермент MARK2 влияет на тау-белок. В нормальных клетках тау-белок связан с микротрубочками, что стабилизирует их. Однако, когда MARK2 действует на тау, возникает нестабильность цитоскелета и нарушение клеточной транспортной системы, что является одним из отличительных признаков болезни Альцгеймера.