Tubulin: Alpha và Beta, Chức năng
Tubulin là một protein dimeric hình cầu được hình thành bởi hai polypeptide: tubulin alfa và beta. Chúng được tổ chức dưới dạng một ống để tạo ra các vi ống, cùng với các vi chất Actin và các sợi trung gian tạo thành các tế bào.
Các vi ống được tìm thấy trong các cấu trúc sinh học không thể thiếu khác nhau, chẳng hạn như cột sống của tinh trùng, phần mở rộng của các sinh vật bị cắt, lông mao của khí quản và ống dẫn trứng, trong số những loại khác.
Ngoài ra, các cấu trúc hình thành nên tubulina có chức năng như các tuyến vận chuyển - di chuyển đến đường ray của một vật liệu và các bào quan bên trong tế bào. Sự dịch chuyển của các chất và cấu trúc là có thể nhờ các protein vận động liên kết với các vi ống, được gọi là kinesin và dynein.
Đặc điểm chung
Các tiểu đơn vị tubulin là các dị nguyên của 55.000 dalton và là các khối xây dựng của vi ống. Tubulin được tìm thấy trong tất cả các sinh vật nhân chuẩn và được bảo tồn cao trong quá trình tiến hóa.
Dimer bao gồm hai polypeptide được gọi là tubulin alpha và beta. Chúng được trùng hợp để tạo thành các vi ống, bao gồm mười ba protofilam được sắp xếp song song dưới dạng một ống rỗng.
Một trong những đặc điểm có liên quan nhất của vi ống là sự phân cực của cấu trúc. Nói cách khác, hai đầu của vi ống không giống nhau: một đầu được gọi là đầu phát triển nhanh hoặc "nhiều hơn" và đầu còn lại phát triển chậm hoặc "ít hơn".
Phân cực rất quan trọng, vì nó quyết định hướng di chuyển dọc theo vi ống. Dimer tubulin có khả năng trùng hợp và khử cực trong chu kỳ lắp ráp nhanh. Hiện tượng này cũng xảy ra trong các sợi Actin.
Có một loại tiểu đơn vị thứ ba: đó là gamma tubulin. Đây không phải là một phần của vi ống và nằm trong các trung tâm; tuy nhiên, nó tham gia vào quá trình tạo mầm và hình thành các vi ống.
Tubulin alpha và beta
Các tiểu đơn vị alpha và beta được liên kết chặt chẽ để tạo thành một dị vòng phức tạp. Trên thực tế, sự tương tác của phức tạp rất mãnh liệt đến mức nó không phân ly trong điều kiện bình thường.
Những protein này được hình thành bởi 550 axit amin, chủ yếu là axit. Mặc dù các ống alpha và beta khá giống nhau, nhưng chúng được mã hóa bởi các gen khác nhau.
Trong tubulina alfa có thể tìm thấy dư lượng axit amin với một nhóm acetyl, cấp các tính chất khác nhau trong vi khuẩn Flagella.
Mỗi tiểu đơn vị của tubulin được liên kết với hai phân tử: trong tubulin alfa, GTP liên kết không thể đảo ngược và quá trình thủy phân hợp chất không xảy ra, trong khi vị trí liên kết thứ hai trong tubulin beta, liên kết ngược lại với GTP và thủy phân nó .
Quá trình thủy phân GTP dẫn đến một hiện tượng gọi là "mất ổn định động" trong đó các vi ống trải qua các chu kỳ phát triển và phân rã, tùy thuộc vào tốc độ nghiện tubulin và tốc độ thủy phân GTP.
Hiện tượng này chuyển thành tỷ lệ doanh thu cao của vi ống, trong đó thời gian bán hủy của cấu trúc chỉ vài phút.
Chức năng
Cytoskeleton
Các tiểu đơn vị alpha và beta của tubulin được trùng hợp để tạo ra các vi ống, là một phần của tế bào.
Ngoài các vi ống, cytoskeleton bao gồm hai yếu tố cấu trúc bổ sung: các vi chất Actin có kích thước khoảng 7nm và các sợi trung gian có đường kính từ 10 đến 15 nm.
Các tế bào là khung của tế bào, cung cấp cho nó hỗ trợ và duy trì hình thức tế bào. Tuy nhiên, màng và các khoang dưới không tĩnh và ở trong các chuyển động liên tục để có thể thực hiện các hiện tượng của endocytosis, phagocytosis và bài tiết của vật liệu.
Cấu trúc của tế bào cho phép tế bào tự điều chỉnh để thực hiện tất cả các chức năng được đề cập.
Nó là phương tiện lý tưởng cho các bào quan tế bào, màng sinh chất và các thành phần tế bào khác để thực hiện các chức năng thông thường của chúng, ngoài việc tham gia vào quá trình phân chia tế bào.
Chúng cũng đóng góp vào các hiện tượng chuyển động của tế bào như sự vận động của amip và trong các cấu trúc chuyên biệt cho sự dịch chuyển như lông mao và khuẩn mao. Cuối cùng, nó chịu trách nhiệm cho sự chuyển động của cơ bắp.
Nguyên phân
Nhờ tính không ổn định động, các vi ống có thể được tổ chức lại hoàn toàn trong quá trình phân chia tế bào. Sự sắp xếp microtubule trong giao diện có thể tháo rời và các tiểu đơn vị tubulin là miễn phí.
Tubulin có thể được lắp ráp lại và tạo ra trục chính phân bào, tham gia vào quá trình phân tách nhiễm sắc thể.
Có một số loại thuốc, chẳng hạn như colchicine, taxol và vinblastine làm gián đoạn quá trình phân chia tế bào. Nó tác động trực tiếp lên các phân tử tubulin, ảnh hưởng đến hiện tượng lắp ráp và phân ly của vi ống.
Trung tâm
Trong các tế bào động vật, các vi ống mở rộng đến trung tâm, một cấu trúc gần với nhân được hình thành bởi một cặp ly tâm (mỗi hướng vuông góc) và được bao quanh bởi một chất vô định hình, được gọi là ma trận màng ngoài tim.
Các trung tâm là các cơ quan hình trụ được hình thành bởi chín bộ ba vi ống, trong một tổ chức tương tự như lông mao và tế bào Flagella.
Trong quá trình phân chia tế bào, các vi ống mở rộng từ các trung tâm, tạo thành trục chính phân bào, phụ trách phân phối chính xác các nhiễm sắc thể cho các tế bào con mới.
Dường như các máy ly tâm không cần thiết cho việc lắp ráp các vi ống bên trong tế bào, vì chúng không có trong tế bào thực vật hoặc trong một số tế bào nhân chuẩn, như trong noãn của một số loài gặm nhấm nhất định.
Trong ma trận màng ngoài tim, sự khởi đầu xảy ra cho sự lắp ráp các vi ống, trong đó quá trình tạo mầm xảy ra với sự trợ giúp của gamma tubulin.
Quan điểm tiến hóa
Ba loại tubulin (alpha, beta và gamma) được mã hóa bởi các gen khác nhau và tương đồng với một gen được tìm thấy ở prokaryote mã hóa cho protein 40.000 dalton, được gọi là FtsZ. Protein vi khuẩn có chức năng và cấu trúc tương tự tubulin.
Có khả năng protein có chức năng tổ tiên ở vi khuẩn và đã được sửa đổi trong quá trình tiến hóa, kết luận trong một protein có chức năng mà nó chơi ở sinh vật nhân chuẩn.
