Мікротрубочки

Мікротрубочки являють собою білкові нитки, що мають трубчасту структуру і разом з актином і проміжними нитками утворюють цитоскелет еукаріотичних клітин. Вони стабілізують клітину, а також беруть участь у перевезеннях і рухах всередині клітини.

Що таке мікротрубочки?

Мікротрубочки - це трубчасті полімери, білкові структури яких мають діаметр близько 24 нм. Разом з іншими нитками вони утворюють цитоскелет, який надає клітинам силу і форму. Крім того, вони також відіграють істотну роль у русі клітин і є також важливими елементами війок, джгутиків, центріол та ядерних веретенів. Мікротрубочки також дуже важливі для терапії раку. Деякі діючі речовини, які впливають на поділ пухлинних клітин, вже використовуються у вигляді хіміотерапевтичних засобів або цитостатичних засобів.

Анатомія та структура

Мікротрубочки складаються з альфа- та бета-тубулінових димерів (гетеродимерів). Гетеродимери - це субодиниці мікротрубочок, які також відомі як протофіламенти. У протофіламентах утворюється порожнисте тіло у формі спіралі, накладаючись лише з альфа-тубуліновими одиницями на одному кінці та лише з бета-тубуліновими підрозділами на іншому кінці. Альфа та бета-тубулін мають властивість зв'язувати 1 молекулу GTP. GTP незворотно пов'язаний з альфа-тубуліном.

Гетеродимери переважно розташовані на плюсовому кінці, тому мікротрубочка росте в цьому напрямку, тоді як мінусовий кінець утворює стійку сторону. Мікротрубка завдовжки від одного мікрометра до декількох сотень мікрометрів. Мікротрубочки розташовані як синглет, дублет або тріплет. Нитки зазвичай надходять з центру організації мікротрубочок, включаючи, наприклад, центриоли або базальні тіла. Крім того, розрізняють дві різні популяції: динамічні, недовговічні та стабільні мікротрубочки довгоживу. Стійкі мікротрубочки являють собою рамки джгутиків, війок і центріол.

Мікротрубочки довгоживучого трапляються також в аксонах нейронів або в джгутиках сперматозоїдів. Там вони забезпечують гнучкість, стабільність та мобільність. Динамічні мікротрубочки також можна знайти там, де потрібна швидка реконструкція. Крім того, вони забезпечують розподіл хромосом у дочірніх клітинах. Мікротрубочки будуються або розбиваються по черзі, при цьому накопичення та розбиття відбуваються в основному на плюсовому кінці. Мікротрубка росте, поки не буде більше гетеродимерів.

Потім починається деполімеризація, завдяки якій концентрація тубуліну знову збільшується і починається новий ріст. Різні речовини перешкоджають деполімеризації або полімеризації, їх використовують для лікування захворювань.

Функція та завдання

Мікротрубочки мають багатофункціональні завдання. Вони впливають на розташування хромосом і рух везикул, що працює як система залізниць. Активність везикул є необхідною умовою транспортування білків двигуна. Транспорт відбувається за рахунок білків кінезину та динеїну, які розташовані на поверхні везикул. Везикули, покриті динеїном, транспортуються від плюса до мінусового кінця, тоді як везикули, покриті кінезином, транспортуються у зворотному напрямку.

Якщо накопичуються окремі мікротрубочки, утворюються складні структури. До них відносяться центриоли і базальні тіла. Центриоли складаються з дев'яти мікротрубочок трійки, які складаються з двох неповних і однієї повної мікротрубочки. Базальні тіла мають таку ж будову, як і центріоли. Вони розташовані під клітинною поверхнею і мають завдання прив’язати джгутики та вії. Кіноцилія складається з центральної пари мікротрубочок та дев'яти мікротрубочок. Кіноцилії виникають насамперед на епітеліальних клітинах і транспортують дрібні частинки на поверхні клітини. Вії складаються з плазматичної мембрани і знаходяться на поверхні еукаріотичних клітин.

Їх центр складається зі стійких мікротрубочок, розташованих у вигляді пучка. Вії відповідають за рух рідини по всій поверхні клітини. Наприклад, деякі найпростіші використовують їх для збору частинок їжі. Багато війок зустрічається на епітеліальних клітинах, де вони транспортують шари слизу з відмерлими клітинами або частинками пилу до горла, щоб потім їх можна було вивести.

Крім того, війки створюють струм на стінці фаллопієвої труби, щоб яєчні клітини могли транспортуватися через маткову трубу. Джгутики (джгутики) мають таку ж будову, як і війок кіно, але вони набагато довші і використовуються для руху клітин. Сюди входить, наприклад, рух сперми та транспорт найпростіших.

Ви можете знайти свої ліки тут

Хвороби

При первинної циліарної дисплазії кіноцилія є несправною і кількість молекул динеїну зменшується. Первинна циліарна дисплазія - це дуже рідкісне спадкове захворювання, при якому транспортний механізм, який переносить вдихувані бактерії та частинки, не працює належним чином. Внаслідок цього рух кіноцилії відсутній або він дуже некоординований.

З цієї причини частинки бруду не можна належним чином транспортувати разом із бронхіальною слизом або виділенням придаткових пазух, що призводить до бронхоектазії (незворотного розширення бронхів), хронічного бронхіту або хронічного синуситу. Якщо биття джгутиків сперми у чоловіків порушено, виникає безпліддя. В умовах хвороби Альцгеймера в мозку пацієнта виявляються змінені мікротрубочки. При цьому захворюванні фермент MARK2 впливає на білок тау. У нормальних клітинах тау зв’язується з мікротрубочками, що їх стабілізує. Однак, коли MARK2 діє на тау, виникає нестабільність цитоскелету та порушення в системі клітинного транспорту, що є однією з ознак хвороби Альцгеймера.