I microtubuli sono filamenti proteici che hanno una struttura tubolare e, insieme all'actina e ai filamenti intermedi, formano il citoscheletro delle cellule eucariotiche. Stabilizzano la cellula e partecipano anche al trasporto e al movimento all'interno della cellula.
Cosa sono i microtubuli?
I microtubuli sono polimeri tubolari le cui strutture proteiche hanno un diametro di circa 24 nm. Insieme ad altri filamenti, formano il citoscheletro che dà alle cellule forza e forma. Inoltre, svolgono anche un ruolo essenziale nel movimento cellulare e sono anche elementi importanti di ciglia, flagelli, centrioli e fusi nucleari. Anche i microtubuli sono molto importanti in cancro terapia. Alcuni agenti che hanno un effetto sulla divisione delle cellule tumorali sono già utilizzati sotto forma di chemioterapici o citostatici.
Anatomia e struttura
I microtubuli sono composti da dimeri di tubulina alfa e beta (eterodimeri). Gli eterodimeri sono le subunità dei microtubuli, chiamati anche protofilamenti. I protofilamenti costruiscono il corpo cavo sotto forma di spirale per intercalazione, con solo unità alfa-tubulina a un'estremità e solo subunità beta-tubulina all'altra estremità. L'alfa e la beta-tubulina hanno la proprietà di legare 1 molecola di GTP. All'alfa-tubulina, il GTP è legato in modo irreversibile. Gli eterodimeri si trovano preferenzialmente all'estremità più, quindi un microtubulo cresce in questa direzione, mentre l'estremità meno forma il lato stabile. Un microtubulo ha una lunghezza compresa tra un micrometro e diverse centinaia di micrometri. La disposizione dei microtubuli è singoletto, duplice o tripletto. I filamenti normalmente provengono dal centro di organizzazione dei microtubuli, che comprende, ad esempio, i centrioli oi corpi basali. Inoltre, si distinguono due diverse popolazioni: microtubuli dinamici, di breve durata e microtubuli stabili e di lunga durata. I microtubuli stabili costituiscono l'impalcatura di flagelli, ciglia e centrioli. Inoltre, microtubuli longevi si trovano anche negli assoni dei neuroni o nei flagelli di sperma cellule. Lì forniscono flessibilità, stabilità e mobilità. I microtubuli dinamici si trovano anche dove è richiesto un rapido rimodellamento. Inoltre, assicurano il distribuzione of cromosomi nelle cellule figlie. I microtubuli vengono costruiti o scomposti alternativamente, con l'accumulo o la scomposizione che avviene principalmente all'estremità positiva. Un microtubulo cresce fino a quando non ci sono più eterodimeri sufficienti. Inizia quindi la depolimerizzazione, provocando il concentrazione di tubulina per risalire e ricominciare la crescita. Diverse sostanze bloccano la depolimerizzazione o la polimerizzazione, queste sono usate per curare le malattie.
Funzione e compiti
I microtubuli hanno compiti multifunzionali. Influenzano la disposizione di cromosomi e il movimento delle vescicole, che funziona come un sistema ferroviario. L'attività delle vescicole è un prerequisito per il trasporto del motore proteine. Il trasporto avviene a causa del proteine chinesina e dineina, che si trovano sulla superficie della vescicola. Le vescicole occupate dalla dineina vengono trasportate dall'estremità positiva a quella negativa, mentre le vescicole occupate dalla chinesina vengono trasportate nella direzione opposta. Quando i singoli microtubuli si assemblano, si formano strutture complesse. Questi includono i centrioli e i corpi basali. I centrioli sono composti da nove triplette di microtubuli costituiti da due microtubuli incompleti e uno completo. I corpi basali hanno la stessa struttura dei centrioli. Si trovano sotto la superficie cellulare e hanno la funzione di ancorare flagelli e cinocilia. I kinoceil sono composti da una coppia di microtubuli centrali e nove doppietti di microtubuli. I kinoceil si trovano prevalentemente sulle cellule epiteliali e trasportano piccole particelle sulla superficie della cellula. Le ciglia sono costituite da una membrana plasmatica e si trovano sulla superficie delle cellule eucariotiche. Il loro centro è costituito da microtubuli stabili disposti a forma di fascio. Le ciglia provvedono al movimento del fluido attraverso la superficie cellulare. Ad esempio, vengono utilizzati da alcuni protozoi per raccogliere particelle di cibo. Molte ciglia si trovano sulle cellule epiteliali, dove trasportano strati di muco contenenti cellule morte o particelle di polvere fino alla gola in modo che possano essere successivamente escrete.Inoltre, le ciglia creano una corrente sulla parete delle tube di Falloppio in modo che gli ovociti possano essere trasportato attraverso la tuba di Falloppio. I flagelli (flagelli) hanno la stessa struttura della cinocilia, ma sono molto più lunghi e servono alla locomozione cellulare. Ciò include, ad esempio, sperma locomozione e trasporto di protozoi.
Malattie
Nella displasia ciliare primaria, la cinocilia è costruita in modo difettoso e il numero di dineina molecole è diminuito. La displasia ciliare primaria è una malattia ereditaria che si verifica molto raramente e in cui il meccanismo di trasporto che trasporta viene inalato batteri e le particelle non funzionano correttamente. Di conseguenza, il movimento della cinocilia è assente o molto scoordinato. Per questo motivo, le particelle di sporco con il muco bronchiale o la secrezione di seni paranasali non può essere trasportato via correttamente, il che porta a bronchiectasie (dilatazione bronchiale irreversibile), a cronica bronchite o cronico sinusite. Se il battito flagellare del sperma è disturbato negli uomini, infertilità si verifica. Nel Alzheimer malattia, microtubuli alterati si trovano nel cervello dei pazienti. In questa malattia, l'enzima MARK2 influenza la proteina tau. Nelle cellule normali, la tau si lega ai microtubuli, stabilizzandoli. Tuttavia, quando MARK2 agisce sulla tau, si verificano instabilità citoscheletrica e interruzione del sistema di trasporto cellulare, che è uno dei tratti distintivi di Alzheimer malattia.