Microtubuli și transportul intracelular

Microtubulii sunt tuburi rigide, polare, de tubulină, care organizează interiorul celulei și servesc drept căi pentru transportul direcționat al organitelor și veziculelor.

Definition

Microtubulii sunt polimeri cilindrici goi de alfa- și beta-tubulină care asigură organizarea structurală și servesc drept căi de-a lungul cărora proteinele motorii transportă încărcătura celulară.

Scope

Acest subiect acoperă structura și polaritatea microtubulilor, nucleația lor din centre de organizare precum centrosomul, instabilitatea lor dinamică și rolul lor de „șine” pentru transportul intracelular motorizat, precum și de schelet pentru cili și fusul de diviziune.

Core questions

• Cum sunt construiți microtubulii din tubulină și de ce sunt polari?
• Ce este instabilitatea dinamică și de ce este utilă?
• Cum sunt organizați microtubulii din centrosom?
• Cum susțin microtubulii transportul intracelular direcționat?

Key theories

Instabilitatea dinamică a microtubulilor

Microtubulii individuali alternează între creștere și o contracție bruscă, guvernată de starea GTP-ului legat la capetele lor, permițând o remodelare rapidă și un mod de organizare a celulei de tip „caută și capturează”.

Mechanisms

Microtubulii sunt construiți din dimeri de alfa- și beta-tubulină care se asamblează într-un tub polar cu un capăt plus cu creștere rapidă și un capăt minus ancorat de obicei la un centru de organizare, cum ar fi centrosomul. Hidroliza GTP după asamblare destabilizează rețeaua, producând instabilitate dinamică în care microtubulii alternează între creștere și catastrofă. Dispunerea radială oferă căi direcționale: kinezinele transportă în general încărcătura către capetele plus de la periferia celulei, iar dineinele către capetele minus din apropierea centrului, organizând organitele și transportând veziculele.

Clinical relevance

Microtubulii structurează celula, poziționează organitele și permit transportul pe distanțe lungi, și formează fusul de diviziune și miezul cililor, făcându-i centrali pentru biologia celulară. Tratarea aici este descriptivă și non-prescriptivă.

History

Descoperirea instabilității dinamice în 1984 de către Mitchison și Kirschner a reconfigurat înțelegerea modului în care microtubulii organizează celula; identificarea kinezinelor de către Vale, Sheetz și colegii a relevat motoarele care propulsează transportul de-a lungul acestor căi.

Key figures

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

Seminal works

• mitchison1984
• alberts2014

Frequently asked questions

De ce sunt microtubulii polari?

Unitățile lor constitutive de tubulină sunt toate orientate în aceeași direcție, conferind microtubulului două capete distincte, un capăt plus cu creștere mai rapidă și un capăt minus, ceea ce permite motoarelor să transporte încărcătura direcțional de-a lungul lor.

Ce este instabilitatea dinamică?

Este comportamentul în care un microtubul poate trece brusc de la o creștere constantă la o contracție rapidă și invers, permițând celulei să-și remodeleze rapid rețeaua de microtubuli.