Микротубули и вътреклетъчен транспорт

Микротубулите са твърди, полярни тубули от тубулин, които организират вътрешността на клетката и служат като трасета за насочен транспорт на органели и везикули.

Definition

Микротубулите са кухи цилиндрични полимери от алфа- и бета-тубулин, които осигуряват структурна организация и служат като трасета, по които моторни протеини транспортират клетъчни товари.

Scope

Тази тема обхваща структурата и полярността на микротубулите, тяхното нуклеиране от организиращи центрове като центрозомата, тяхната динамична нестабилност и тяхната роля като релси за двигателно-задвижван вътреклетъчен транспорт и като рамка за ресничките и делителното вретено.

Core questions

• Как се изграждат микротубулите от тубулин и защо са полярни?
• Какво е динамична нестабилност и защо е полезна?
• Как се организират микротубулите от центрозомата?
• Как микротубулите поддържат насочен вътреклетъчен транспорт?

Key theories

Динамична нестабилност на микротубулите

Индивидуалните микротубули редуват растеж и рязко свиване, управлявани от състоянието на свързан ГТФ (гуанозинтрифосфат) в техните краища, което позволява бързо преустройство и режим на търсене и улавяне за организиране на клетката.

Mechanisms

Микротубулите са изградени от алфа- и бета-тубулинови димери, които се сглобяват в полярна тубула с бързорастящ плюс край и минус край, обикновено закотвен в организиращ център като центрозомата. ГТФ хидролизата след сглобяването дестабилизира решетката, произвеждайки динамична нестабилност, при която микротубулите превключват между растеж и катастрофа. Радиалното подреждане осигурява насочени трасета: кинезините обикновено преместват товари към плюс краищата в периферията на клетката, а динеините към минус краищата близо до центъра, организирайки органели и транспортирайки везикули.

Clinical relevance

Микротубулите структурират клетката, позиционират органелите и позволяват транспорт на дълги разстояния, като образуват делителното вретено и сърцевината на ресничките, което ги прави централни за клетъчната биология. Представеното тук описание е дескриптивно и непредписващо.

History

Откритието на динамичната нестабилност през 1984 г. от Мичисън и Киршнер промени разбирането за това как микротубулите организират клетката; идентифицирането на кинезина от Вейл, Шийтс и колеги разкри двигателите, които задвижват транспорта по тези трасета.

Key figures

• Tim Mitchison
• Marc Kirschner
• Ronald Vale
• Michael Sheetz

Seminal works

• mitchison1984
• alberts2014

Frequently asked questions

Защо микротубулите са полярни?

Техните тубулинови градивни елементи са насочени по един и същи начин, което придава на микротубулата два различни края – по-бързо растящ плюс край и минус край, което позволява на двигателите да преместват товари насочено по тях.

Какво е динамична нестабилност?

Това е поведението, при което микротубулата може внезапно да превключи от стабилен растеж към бързо свиване и обратно, което позволява на клетката бързо да преустрои своята микротубулна мрежа.