Mikrotubuly jsou proteinová vlákna, která mají trubicovitou strukturu a společně s aktinem a intermediárními vlákny tvoří cytoskelet eukaryotických buněk. Stabilizují buňku a také se podílejí na transportu a pohybu uvnitř buňky.
Co jsou mikrotubuly?
Mikrotubuly jsou tubulární polymery, jejichž proteinové struktury mají průměr asi 24 nm. Spolu s dalšími vlákny tvoří cytoskelet, který dává buňky pevnost a tvar. Kromě toho také hrají zásadní roli v pohybu buněk a jsou také důležitými prvky řasinek, bičíků, centriolů a jaderných vřeten. Mikrotubuly jsou také velmi důležité v rakovina terapie. Některá činidla, která mají vliv na dělení nádorových buněk, se již používají ve formě chemoterapeutik nebo cytostatika.
Anatomie a struktura
Mikrotubuly se skládají z dimerů alfa a beta tubulinu (heterodimery). Heterodimery jsou podjednotky mikrotubulů, které se také nazývají protofilamenty. Protofilamenty vytvářejí duté tělo ve formě spirály interkalací, pouze s alfa-tubulinovými jednotkami na jednom konci a pouze beta-tubulinovými podjednotkami na druhém konci. Alfa- a beta-tubulin mají vlastnost vázat 1 molekulu GTP. U alfa-tubulinu je GTP nevratně vázán. Heterodimery jsou přednostně umístěny na kladném konci, proto v tomto směru roste mikrotubul, zatímco záporný konec tvoří stabilní stranu. Mikrotubule jsou dlouhé mezi jedním mikrometrem a několika stovkami mikrometrů. Uspořádání mikrotubulů je buď singlet, duplet nebo triplet. Vlákna normálně pocházejí z centra organizujícího mikrotubuly, které zahrnuje například centrioly nebo bazální těla. Kromě toho se rozlišují dvě různé populace: dynamické, krátkodobé mikrotubuly a stabilní, dlouhodobé mikrotubuly. Stabilní mikrotubuly tvoří kostru bičíků, řasinek a centriolů. Kromě toho se mikrotubuly s dlouhou životností nacházejí také v axonech neuronů nebo v bičících spermie buňky. Tam poskytují flexibilitu, stabilitu a mobilitu. Dynamické mikrotubuly se také nacházejí tam, kde je vyžadována rychlá remodelace. Kromě toho zajišťují distribuce of chromozomy v dceřiných buňkách. Mikrotubuly se vytvářejí nebo rozkládají střídavě, přičemž k hromadění nebo rozpadu dochází hlavně na kladném konci. Mikrotubule rostou, dokud již není dostatek heterodimerů. Poté začne depolymerizace, která způsobí koncentrace tubulinu, aby znovu vzrostl a obnovený růst začal. Různé látky zastavují depolymerizaci nebo polymeraci, používají se k léčbě nemocí.
Funkce a úkoly
Mikrotubuly mají multifunkční úkoly. Ovlivňují uspořádání chromozomy a pohyb vezikul, který funguje jako železniční systém. Aktivita vezikul je předpokladem pro přepravu motoru Proteinů. Přeprava probíhá kvůli Proteinů kinesin a dynein, které se nacházejí na povrchu vezikul. Vezikuly obsazené dyneinem jsou transportovány z plusu na minusový konec, zatímco vezikuly obsazené kinesinem jsou transportovány opačným směrem. Když se jednotlivé mikrotubuly shromáždí, vytvoří se složité struktury. Patří mezi ně centrioly a bazální těla. Centrioly se skládají z devíti mikrotubulárních tripletů skládajících se ze dvou neúplných a jednoho úplného mikrotubulu. Bazální těla mají stejnou strukturu jako centrioly. Jsou umístěny pod povrchem buňky a mají funkci ukotvení bičíků a kinocilií. Kinoceily se skládají z centrálního páru mikrotubulů a devíti duplikátů mikrotubulů. Kinoceily se nacházejí převážně na epiteliálních buňkách a transportují malé částice na povrchu buňky. Cilia se skládají z plazmatické membrány a nacházejí se na povrchu eukaryotických buněk. Jejich střed se skládá ze stabilních mikrotubulů uspořádaných ve formě svazku. Cilia zajišťuje pohyb tekutiny přes povrch buňky. Například je používají některé prvoky ke sběru částic potravy. Řada řasinek se nachází na epiteliálních buňkách, kde transportují vrstvy hlenu obsahující odumřelé buňky nebo prachové částice až do hrdla, aby mohly být následně vylučovány. transportován vejcovodem. Bičíky (bičíky) mají stejnou strukturu jako kinocilia, ale jsou mnohem delší a slouží buněčné lokomoci. To zahrnuje například spermie lokomoce a transport prvoků.
Nemoci
U primární ciliární dysplázie je kinocilia defektně konstruována a počet dyneinu molekuly je snížena. Primární ciliární dysplázie je dědičné onemocnění, které se vyskytuje velmi zřídka a při kterém se transportní mechanismus, který nese, vdechuje bakterie a částice nefungují správně. Výsledkem je, že pohyb kinocilie chybí nebo je velmi nekoordinovaný. Z tohoto důvodu jsou částice nečistot s bronchiálním hlenem nebo sekrecí paranazální dutiny nelze řádně přepravovat, což vede k bronchiektázie (ireverzibilní bronchiální dilatace), na chronickou bronchitida nebo chronické sinusitida. Pokud bičíkový rytmus spermie je narušen u mužů, neplodnost dojde. v Alzheimerova choroba onemocnění se v mozku pacientů nacházejí pozměněné mikrotubuly. U tohoto onemocnění ovlivňuje enzym MARK2 protein tau. V normálních buňkách je tau vázán na mikrotubuly a stabilizuje je. Když však MARK2 působí na tau, dochází k cytoskeletální nestabilitě a narušení buněčného transportního systému, což je jeden z charakteristických znaků Alzheimerova choroba onemocnění.
