Mikrotubuli och intracellulär transport

Mikrotubuli är styva, polära rör av tubulin som organiserar cellens inre och fungerar som spår för riktad transport av organeller och vesiklar.

Definition

Mikrotubuli är ihåliga cylindriska polymerer av alfa- och beta-tubulin som tillhandahåller strukturell organisation och fungerar som spår längs vilka motorproteiner transporterar cellulär last.

Scope

Detta ämne behandlar mikrotubulis struktur och polaritet, deras nukleation från organiserande centra som centrosomen, deras dynamiska instabilitet och deras roll som "järnvägar" för motordriven intracellulär transport samt som stomme för cilier och spolen.

Core questions

• Hur byggs mikrotubuli upp från tubulin och varför är de polära?
• Vad är dynamisk instabilitet och varför är den användbar?
• Hur organiseras mikrotubuli från centrosomen?
• Hur stöder mikrotubuli riktad intracellulär transport?

Key theories

Mikrotubulis dynamiska instabilitet

Enskilda mikrotubuli växlar mellan tillväxt och abrupt krympning, styrt av tillståndet för bundet GTP vid deras ändar, vilket möjliggör snabb ombyggnad och ett sök-och-fånga-läge för att organisera cellen.

Mechanisms

Mikrotubuli byggs upp av alfa- och beta-tubulindimerer som samlas till ett polärt rör med en snabbväxande plusände och en minusände som vanligtvis är förankrad vid ett organiserande centrum som centrosomen. GTP-hydrolys efter sammansättning destabiliserar nätverket, vilket producerar dynamisk instabilitet där mikrotubuli växlar mellan tillväxt och katastrof. Den radiella uppställningen tillhandahåller riktade spår: kinesiner flyttar i allmänhet last mot plusändarna vid cellperiferin och dyneiner mot minusändarna nära centrum, organiserar organeller och transporterar vesiklar.

Clinical relevance

Mikrotubuli strukturerar cellen, positionerar organeller och möjliggör långväga transport, och de bildar spolen och kärnan i cilier, vilket gör dem centrala för cellbiologin. Behandlingen här är beskrivande och icke-preskriptiv.

History

Upptäckten 1984 av dynamisk instabilitet av Mitchison och Kirschner omformade förståelsen för hur mikrotubuli organiserar cellen; identifieringen av kinesin av Vale, Sheetz och kollegor avslöjade de motorer som driver transport längs dessa spår.

Key figures

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

Seminal works

• mitchison1984
• alberts2014

Frequently asked questions

Varför är mikrotubuli polära?

Deras tubulinbyggstenar pekar alla åt samma håll, vilket ger mikrotubulen två distinkta ändar, en snabbare växande plusände och en minusände, vilket låter motorer flytta last riktat längs dem.

Vad är dynamisk instabilitet?

Det är beteendet där en mikrotubulus plötsligt kan växla från stadig tillväxt till snabb krympning och tillbaka, vilket gör att cellen snabbt kan omforma sitt mikrotubulinätverk.