Microtubules et transport intracellulaire

Les microtubules sont des tubes rigides et polaires de tubuline qui organisent l'intérieur de la cellule et servent de rails pour le transport dirigé d'organites et de vésicules.

Definition

Les microtubules sont des polymères cylindriques creux d'alpha- et de bêta-tubuline qui assurent l'organisation structurelle et servent de rails le long desquels les protéines motrices transportent le matériel cellulaire.

Scope

Ce sujet aborde la structure et la polarité des microtubules, leur nucléation à partir de centres organisateurs tels que le centrosome, leur instabilité dynamique, et leur rôle de voies pour le transport intracellulaire motorisé ainsi que de cadre pour les cils et le fuseau mitotique.

Core questions

• Comment les microtubules sont-ils construits à partir de la tubuline et pourquoi sont-ils polaires ?
• Qu'est-ce que l'instabilité dynamique et pourquoi est-elle utile ?
• Comment les microtubules sont-ils organisés à partir du centrosome ?
• Comment les microtubules soutiennent-ils le transport intracellulaire dirigé ?

Key theories

Instabilité dynamique des microtubules

Les microtubules individuels alternent entre croissance et rétrécissement abrupt, régis par l'état du GTP lié à leurs extrémités, permettant un remodelage rapide et un mode de recherche et capture pour l'organisation de la cellule.

Mechanisms

Les microtubules sont construits à partir de dimères d'alpha- et de bêta-tubuline qui s'assemblent en un tube polaire avec une extrémité plus à croissance rapide et une extrémité moins généralement ancrée à un centre organisateur tel que le centrosome. L'hydrolyse du GTP après l'assemblage déstabilise le réseau, produisant une instabilité dynamique où les microtubules alternent entre croissance et catastrophe. L'agencement radial fournit des voies directionnelles : les kinésines déplacent généralement le matériel vers les extrémités plus à la périphérie cellulaire et les dynéines vers les extrémités moins près du centre, organisant les organites et transportant les vésicules.

Clinical relevance

Les microtubules structurent la cellule, positionnent les organites et permettent le transport à longue distance ; ils forment le fuseau mitotique et le cœur des cils, ce qui les rend centraux en biologie cellulaire. Le traitement ici est descriptif et non prescriptif.

History

La découverte en 1984 de l'instabilité dynamique par Mitchison et Kirschner a remodelé la compréhension de la manière dont les microtubules organisent la cellule ; l'identification de la kinésine par Vale, Sheetz et leurs collègues a révélé les moteurs qui animent le transport le long de ces rails.

Key figures

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

Seminal works

• mitchison1984
• alberts2014

Frequently asked questions

Pourquoi les microtubules sont-ils polaires ?

Leurs unités constitutives de tubuline sont toutes orientées dans la même direction, donnant au microtubule deux extrémités distinctes, une extrémité plus à croissance plus rapide et une extrémité moins, ce qui permet aux moteurs de déplacer le matériel de manière directionnelle le long de ceux-ci.

Qu'est-ce que l'instabilité dynamique ?

C'est le comportement par lequel un microtubule peut soudainement passer d'une croissance stable à un rétrécissement rapide et inversement, permettant à la cellule de remodeler rapidement son réseau de microtubules.