Tubulin: อัลฟ่าและเบต้าฟังก์ชัน

Tubulin เป็นโปรตีน dimeric ทรงกลมที่เกิดจากโพลีเปปไทด์สองชนิด: tubulin alfa และ beta พวกมันถูกจัดเรียงในรูปแบบของหลอดเพื่อก่อให้เกิด microtubules ซึ่งร่วมกับ microfilaments actin และ filaments ระดับกลางเป็นโครงร่างโครงร่างของเซลล์

Microtubules พบได้ในโครงสร้างทางชีวภาพที่แตกต่างกันเช่น flagellum ของ spermatozoa, ส่วนขยายของสิ่งมีชีวิตที่ถูกทำลาย, cilia ของหลอดลมและท่อนำไข่

นอกจากนี้โครงสร้างที่เป็นรูปแบบการทำงานของ tubulina จะเป็นเส้นทางการขนส่ง - อลูมิเนียมไปยังรางของวัสดุและ organelles ภายในเซลล์ การกระจัดของสารและโครงสร้างเป็นไปได้เนื่องจากโปรตีนของมอเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับ microtubules เรียกว่า kinesin และ dynein

ลักษณะทั่วไป

หน่วยย่อย tubulin เป็น heterodimers 55, 000 daltons และเป็นหน่วยการสร้างของ microtubules Tubulin พบได้ในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตทั้งหมดและได้รับการอนุรักษ์อย่างสูงในช่วงวิวัฒนาการ

dimer ประกอบด้วยโพลีเปปไทด์สองตัวที่เรียกว่า tubulin alpha และ beta เหล่านี้จะถูกรวมเข้าด้วยกันในรูปแบบ microtubules ซึ่งประกอบด้วยสิบสาม protofilaments จัดเรียงในแบบคู่ขนานในรูปแบบของหลอดกลวง

หนึ่งในคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องมากที่สุดของ microtubules คือขั้วของโครงสร้าง กล่าวอีกนัยหนึ่งปลายทั้งสองของ microtubule นั้นไม่เหมือนกัน: ปลายด้านหนึ่งเรียกว่าปลายโตเร็วหรือ "มากกว่า" และปลายอีกด้านนั้นเติบโตช้าหรือ "น้อยลง"

ขั้วมีความสำคัญเนื่องจากมันเป็นตัวกำหนดทิศทางของการเคลื่อนที่ไปตามไมโครรูท tubulin dimer มีความสามารถในการโพลีเมอร์และทำให้ขั้วในรอบการชุมนุมที่รวดเร็ว ปรากฏการณ์นี้ยังเกิดขึ้นในเส้นใยแอคติน

หน่วยย่อยประเภทที่สามคือแกมม่าทูบลิน นี่ไม่ใช่ส่วนหนึ่งของ microtubules และอยู่ใน centrosomes อย่างไรก็ตามมันมีส่วนร่วมในนิวเคลียสและการก่อตัวของ microtubules

Tubulin แอลฟาและเบต้า

หน่วยย่อยอัลฟาและเบต้ามีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งในการสร้าง heterodimer ที่ซับซ้อน ในความเป็นจริงการมีปฏิสัมพันธ์ของคอมเพล็กซ์นั้นรุนแรงจนไม่แยกออกจากกันภายใต้สภาวะปกติ

โปรตีนเหล่านี้ประกอบด้วยกรดอะมิโน 550 ชนิดซึ่งส่วนใหญ่เป็นกรด แม้ว่าอัลฟาและเบต้าทูบูลินจะค่อนข้างคล้ายกัน แต่จะถูกเข้ารหัสโดยยีนต่าง ๆ

ใน tubulina alfa สามารถพบกรดอะมิโนตกค้างอยู่กับกลุ่ม acetyl ซึ่งให้คุณสมบัติแตกต่างกันใน flagella ของเซลล์

แต่ละหน่วยย่อยของ tubulin เกี่ยวข้องกับสองโมเลกุล: ใน tubulin อัลฟ่า GTP ผูกกลับไม่ได้และการย่อยสลายของสารประกอบไม่เกิดขึ้นในขณะที่เว็บไซต์ผูกพันที่สองใน tubulin เบต้าย้อนกลับผูก GTP และ hydrolyzes มัน .

การไฮโดรไลซิสของ GTP ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "ความไม่แน่นอนแบบไดนามิก" ที่ microtubules ได้รับการเจริญเติบโตและการสลายตัวของวัฏจักรขึ้นอยู่กับอัตราของการติดยา tubulin และอัตราการย่อยสลายของ GTP

ปรากฏการณ์นี้แปลเป็นอัตราการหมุนเวียนสูงของ microtubules ซึ่งครึ่งชีวิตของโครงสร้างนั้นใช้เวลาเพียงไม่กี่นาที

ฟังก์ชั่น

โครงร่าง

หน่วยย่อยของอัลฟาและเบต้าของ tubulin นั้นถูกทำให้เกิดเป็นพอลิเมอร์เพื่อให้มีขนาดเล็กมากขึ้นซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงร่างโครงกระดูก

นอกจาก microtubules แล้วโครงร่างโครงร่างของ Cytoskeleton ประกอบด้วยองค์ประกอบโครงสร้างเพิ่มเติมอีกสองรายการ: ไมโครฟิล์มขนาดเล็กของ actin ที่มีความยาวประมาณ 7 นาโนเมตรและเส้นใยขนาดกลาง 10 ถึง 15 นาโนเมตร

โครงร่างโครงกระดูกเป็นโครงร่างของเซลล์ให้การสนับสนุนและรักษารูปแบบเซลล์ อย่างไรก็ตามเยื่อหุ้มเซลล์และชิ้นส่วน subcellular ไม่คงที่และอยู่ในการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องเพื่อให้สามารถดำเนินการปรากฏการณ์ของ endocytosis, phagocytosis และการหลั่งของวัสดุ

โครงสร้างของโครงร่างโครงกระดูกช่วยให้เซลล์สามารถรองรับตัวเองเพื่อตอบสนองทุกฟังก์ชั่นที่กล่าวถึง

มันเป็นวิธีที่เหมาะสำหรับออร์แกเนลล์ของเซลล์, เมมเบรนในพลาสมาและส่วนประกอบของเซลล์อื่น ๆ เพื่อทำหน้าที่ตามปกตินอกเหนือจากการมีส่วนร่วมในการแบ่งเซลล์

พวกเขายังมีส่วนร่วมในปรากฏการณ์ของการเคลื่อนไหวของเซลล์เช่นการเคลื่อนที่ของอะมีบาและในโครงสร้างพิเศษสำหรับการกำจัดเช่น cilia และ flagella ในที่สุดก็มีหน้าที่ในการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ

เซลล์

ด้วยความไม่แน่นอนแบบไดนามิก microtubules สามารถจัดโครงสร้างใหม่อย่างสมบูรณ์ในระหว่างกระบวนการแบ่งเซลล์ การจัดเรียง microtubule ระหว่างอินเทอร์เฟซสามารถแยกส่วนและ tubun subunits ได้ฟรี

tubulin สามารถรวมตัวกันอีกครั้งและเกิดแกนหมุนทิคส์ซึ่งมีส่วนร่วมในการแยกโครโมโซม

มียาบางชนิดเช่น colchicine, taxol และ vinblastine ที่ขัดขวางกระบวนการแบ่งเซลล์ มันทำหน้าที่โดยตรงกับโมเลกุล tubulin ส่งผลกระทบต่อการชุมนุมและปรากฏการณ์การแยกตัวของ microtubules

centrosome

ในเซลล์สัตว์นั้น microtubules ขยายไปถึง centrosome ซึ่งเป็นโครงสร้างที่อยู่ใกล้กับนิวเคลียสที่เกิดจากคู่ของ centrioles (แต่ละที่ตั้งฉากกันในแนวตั้งฉาก) และล้อมรอบด้วยสารอสัณฐานที่เรียกว่า

เซนทริโอลเป็นรูปทรงกระบอกที่เกิดขึ้นจาก microtubules เก้าในสามในองค์กรคล้ายกับตาและเซลลูลาร์ flagella

ในกระบวนการแบ่งเซลล์ microtubules จะขยายจาก centrosomes สร้างแกนทิคติสซึ่งรับผิดชอบการกระจายโครโมโซมที่ถูกต้องไปยังเซลล์ลูกสาวใหม่

ดูเหมือนว่า Centrioles ไม่จำเป็นสำหรับการประกอบ microtubules ในเซลล์เนื่องจากไม่ได้อยู่ในเซลล์พืชหรือในเซลล์ยูคาริโอตบางชนิดเช่นเดียวกับในไข่ของหนูบางตัว

ในเมทริกซ์ pericentriolar การเริ่มต้นเกิดขึ้นสำหรับการชุมนุมของ microtubules ซึ่งนิวเคลียสเกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของแกมมา tubulin

มุมมองวิวัฒนาการ

tubulin สามชนิด (alpha, beta และ gamma) ถูกเข้ารหัสโดยยีนที่แตกต่างกันและคล้ายคลึงกับยีนที่พบในโปรคาริโอตซึ่งเป็นรหัสสำหรับโปรตีน 40, 000 daltons ที่เรียกว่า FtsZ โปรตีนจากแบคทีเรียนั้นทำหน้าที่และมีโครงสร้างคล้ายกับ tubulin

มันอาจเป็นไปได้ว่าโปรตีนนั้นมีหน้าที่ของบรรพบุรุษในแบคทีเรียและถูกดัดแปลงในระหว่างกระบวนการวิวัฒนาการโดยสรุปในโปรตีนที่มีฟังก์ชั่นที่มันเล่นในยูคาริโอต