tubulinเป็นโปรตีน dimeric ประกอบด้วยสอง polypeptides ทรงกลม: อัลฟาและเบต้า tubulin พวกมันถูกจัดเรียงเป็นรูปหลอดเพื่อก่อให้เกิด microtubules ซึ่งร่วมกับไมโครฟิลาเมนต์ของแอกตินและเส้นใยกลางประกอบกันเป็นโครงร่างเซลล์
Microtubules พบได้ในโครงสร้างทางชีววิทยาที่สำคัญต่าง ๆ เช่นแฟลกเจลลาของตัวอสุจิส่วนขยายของสิ่งมีชีวิตที่มีการปรับสภาพซิเลียซิเลียของหลอดลมและท่อนำไข่เป็นต้น
นอกจากนี้โครงสร้างที่ทูบูลินก่อตัวขึ้นทำหน้าที่เป็นเส้นทางการขนส่งซึ่งคล้ายกับรางรถไฟสำหรับวัสดุและออร์แกเนลล์ภายในเซลล์ การเคลื่อนที่ของสารและโครงสร้างเป็นไปได้เนื่องจากโปรตีนยนต์ที่เกี่ยวข้องกับไมโครทูบูลที่เรียกว่าไคนีซินและดีนีน
ลักษณะทั่วไป
หน่วยย่อยของทูบูลินคือเฮเทอโรไดเมอร์ 55,000 ดาลตันและเป็นส่วนประกอบของไมโครทูบูล ทูบูลินพบได้ในสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตทุกชนิดและได้รับการอนุรักษ์อย่างมากในช่วงวิวัฒนาการ
ดิเมอร์ประกอบด้วยโพลีเปปไทด์สองชนิดที่เรียกว่าอัลฟาและเบต้าทูบูลิน พอลิเมอไรเซชันเหล่านี้กลายเป็นไมโครทูบูเลสซึ่งประกอบด้วยโปรโตฟิลาเมนต์สิบสามตัวเรียงขนานกันในรูปของท่อกลวง
ลักษณะเฉพาะที่เกี่ยวข้องมากที่สุดอย่างหนึ่งของ microtubules คือขั้วของโครงสร้าง กล่าวอีกนัยหนึ่งปลายทั้งสองข้างของ microtubule ไม่เหมือนกันปลายด้านหนึ่งเรียกว่าปลายที่เติบโตอย่างรวดเร็วหรือ "มากกว่า" และอีกด้านหนึ่งเป็นปลายที่เติบโตช้าหรือ "น้อยกว่า"
ขั้วมีความสำคัญเนื่องจากเป็นตัวกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่ไปตามไมโครทูบูล Tubulin dimer สามารถทำโพลีเมอไรเซชันและดีโพลาไรซ์ได้ในรอบการประกอบที่รวดเร็ว ปรากฏการณ์นี้ยังเกิดขึ้นในเส้นใยแอกติน
มีหน่วยย่อยประเภทที่สามคือแกมมาทูบูลิน นี่ไม่ใช่ส่วนหนึ่งของ microtubules และตั้งอยู่ใน centrosomes อย่างไรก็ตามมันมีส่วนร่วมในการสร้างนิวเคลียสและการก่อตัวของ microtubules
อัลฟาและเบต้าทูบูลิน
หน่วยย่อยอัลฟาและเบต้าเชื่อมโยงกันอย่างมากเพื่อสร้างเฮเทอโรไดเมอร์ที่ซับซ้อน ในความเป็นจริงปฏิสัมพันธ์ของคอมเพล็กซ์นั้นรุนแรงมากจนไม่แยกออกจากกันภายใต้สภาวะปกติ
โปรตีนเหล่านี้ประกอบด้วยกรดอะมิโน 550 ชนิดซึ่งส่วนใหญ่เป็นกรด แม้ว่าอัลฟาและเบต้าทูบูลินจะค่อนข้างคล้ายกัน แต่ก็ถูกเข้ารหัสโดยยีนที่แตกต่างกัน
สารตกค้างของกรดอะมิโนที่มีหมู่อะซิทิลสามารถพบได้ในอัลฟาทูบูลินทำให้มีคุณสมบัติที่แตกต่างกันในเซลล์แฟลกเจลลา
แต่ละหน่วยย่อยของ tubulin เชื่อมโยงกับโมเลกุลสองโมเลกุล: ใน alpha tubulin GTP จะจับตัวกลับไม่ได้และไม่เกิดการไฮโดรไลซิสของสารประกอบในขณะที่ไซต์ที่มีผลผูกพันที่สองใน beta tubulin จะผูก GTP และไฮโดรไลซิสกลับได้ .
GTP ไฮโดรไลซิสส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า "ความไม่เสถียรแบบไดนามิก" โดยที่ microtubules ได้รับการเจริญเติบโตและรอบการลดลงขึ้นอยู่กับอัตราการเติม tubulin และอัตราการไฮโดรไลซิส GTP
ปรากฏการณ์นี้ส่งผลให้ microtubules มีอัตราการหมุนเวียนสูงโดยที่ครึ่งชีวิตของโครงสร้างจะอยู่เพียงไม่กี่นาที
คุณสมบัติ
โครงร่าง
หน่วยย่อยอัลฟาและเบต้าของ tubulin พอลิเมอไรเซชันเพื่อสร้าง microtubules ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงร่างเซลล์
นอกจาก microtubules แล้วโครงร่างโครงร่างยังประกอบด้วยองค์ประกอบโครงสร้างเพิ่มเติมอีกสององค์ประกอบ ได้แก่ ไมโครฟิลาเมนต์ของแอกตินที่มีขนาดประมาณ 7 นาโนเมตรและเส้นใยกลางที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ถึง 15 นาโนเมตร
โครงร่างเซลล์เป็นโครงร่างของเซลล์รองรับและรักษารูปร่างของเซลล์ อย่างไรก็ตามเมมเบรนและช่องใต้เซลล์ไม่ได้อยู่นิ่งและมีการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่องเพื่อให้สามารถทำปรากฏการณ์ของ endocytosis, phagocytosis และการหลั่งของวัสดุได้
โครงสร้างของโครงร่างโครงร่างช่วยให้เซลล์สามารถรองรับตัวเองเพื่อตอบสนองการทำงานทั้งหมดที่กล่าวมา
เป็นสื่อที่เหมาะสำหรับออร์แกเนลล์ของเซลล์เมมเบรนในพลาสมาและส่วนประกอบของเซลล์อื่น ๆ เพื่อทำหน้าที่ตามปกตินอกเหนือจากการมีส่วนร่วมในการแบ่งเซลล์
นอกจากนี้ยังมีส่วนทำให้เกิดปรากฏการณ์การเคลื่อนไหวของเซลล์เช่นการเคลื่อนที่ของอะมีบาและโครงสร้างเฉพาะสำหรับการเคลื่อนไหวเช่นซิเลียและแฟลกเจลลา สุดท้ายทำหน้าที่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ
ไมโทซิส
เนื่องจากความไม่เสถียรแบบไดนามิก microtubules สามารถจัดระเบียบใหม่ได้อย่างสมบูรณ์ในระหว่างกระบวนการแบ่งเซลล์ อาร์เรย์ microtubule ในระหว่างเฟสสามารถถอดแยกชิ้นส่วนได้และหน่วยย่อย tubulin ไม่มีค่าใช้จ่าย
Tubulin สามารถรวมตัวกันใหม่และก่อให้เกิด mitotic spindle ซึ่งเกี่ยวข้องกับการแยกโครโมโซม
มียาบางชนิดเช่นโคลชิซีนแทกซอลและวินบลาสตินที่ขัดขวางกระบวนการแบ่งตัวของเซลล์ มันทำหน้าที่โดยตรงกับโมเลกุลของทูบูลินส่งผลต่อการประกอบไมโครทูบูลและปรากฏการณ์การแยกตัว
เซนโทรโซม
ในเซลล์สัตว์ microtubules จะขยายไปถึงเซนโทรโซมซึ่งเป็นโครงสร้างที่อยู่ใกล้กับนิวเคลียสซึ่งประกอบด้วยเซนทริโอลคู่หนึ่ง (ซึ่งแต่ละตัวจะตั้งฉากกันในแนวตั้งฉาก) และล้อมรอบด้วยสารอสัณฐานเรียกว่าเมทริกซ์เพอริเซนทริโอลาร์
Centrioles เป็นรูปทรงกระบอกที่ประกอบด้วยแฝดสามไมโครทูบูลเก้าตัวในองค์กรที่คล้ายกับเซลล์ซิเลียและแฟลกเจลลา
ในกระบวนการแบ่งเซลล์ microtubules จะขยายออกจากเซนโตรโซมจึงสร้างแกนไมโทติกซึ่งรับผิดชอบในการกระจายโครโมโซมไปยังเซลล์ลูกสาวใหม่อย่างถูกต้อง
ดูเหมือนว่าเซนทริโอลไม่จำเป็นสำหรับการรวมตัวของไมโครทูบูเลสภายในเซลล์เนื่องจากไม่มีอยู่ในเซลล์พืชหรือในเซลล์ยูคาริโอตบางชนิดเช่นเดียวกับในรังไข่ของสัตว์ฟันแทะบางชนิด
ในเมทริกซ์ pericentriolar การเริ่มต้นสำหรับการประกอบ microtubules เกิดขึ้นโดยที่นิวเคลียสเกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของ gamma tubulin
มุมมองวิวัฒนาการ
ทูบูลินทั้งสามประเภท (อัลฟาเบต้าและแกมมา) ถูกเข้ารหัสโดยยีนที่แตกต่างกันและคล้ายคลึงกับยีนที่พบในโปรคาริโอตที่เข้ารหัสโปรตีน 40,000 ดาลตันเรียกว่า FtsZ โปรตีนของแบคทีเรียมีหน้าที่และโครงสร้างคล้ายกับทูบูลิน
เป็นไปได้ว่าโปรตีนมีหน้าที่ของบรรพบุรุษในแบคทีเรียและได้รับการดัดแปลงในระหว่างกระบวนการวิวัฒนาการโดยสรุปเป็นโปรตีนที่มีหน้าที่ทำในยูคาริโอต
อ้างอิง
- คาร์ดินัลดีพี. (2550). ประสาทวิทยาประยุกต์: พื้นฐานของมัน Panamerican Medical Ed.
- คูเปอร์, GM (2000). เซลล์: แนวทางระดับโมเลกุล พิมพ์ครั้งที่ 2. ซันเดอร์แลนด์ (MA): Sinauer Associates
- Curtis, H. , & Schnek, A. (2006). ขอเชิญเข้าร่วมชีววิทยา Panamerican Medical Ed.
- Frixione, E. , & Meza, I. (2017). เครื่องจักรมีชีวิต: เซลล์เคลื่อนที่ได้อย่างไร? . กองทุนวัฒนธรรมทางเศรษฐกิจ.
- Lodish H, Berk A, Zipursky SL และอื่น ๆ (2000) อณูชีววิทยาของเซลล์. พิมพ์ครั้งที่ 4. นิวยอร์ก: WH Freeman